詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到系外行星WASP

黄俊琼

艺术家对WASP-17b富含硅酸盐的大气的印象。(图片来源:美国航天局、欧空局、加空局、拉尔夫·克劳福德(STScI))

（）据美国太空网（基思·库珀）：詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)发现，时速1000英里的风正吹着微小的石英晶体冰雹穿过一颗名为WASP-17b的遥远气体巨行星的硅酸盐增强的灼热大气层。

英国布里斯托尔大学的丹尼尔·格兰特是这项发现的一项新研究的领导者，他在一份声明中说:“我们从哈勃(太空望远镜)的观察中知道WASP-17b的大气中肯定有气溶胶——构成云或薄雾的微小颗粒，但我们没有想到它们是由石英构成的。”

WASP-17b是一个不可思议的世界。WASP-17b距离其恒星仅780万公里(490万英里)，距离地球1300光年，每3.7天运行一次，距离其恒星如此之近，以至于其昼侧温度升至惊人的1500摄氏度(约2700华氏度)。由于这颗系外行星上的大气层非常热，世界实际上已经扩展到大约285，000公里(176，892英里)宽，略小于木星直径的两倍。尽管WASP-17b只有木星总质量的一半。WASP-17b是已知的“最膨胀”的行星之一——它膨胀的大气层使它成为詹姆斯·韦伯太空望远镜的一个巨大目标。

格兰特和其他天文学家使用JWST的中红外仪器(MIRI)观察WASP-17b穿越其恒星。当这颗系外行星从JWST的角度移动到它的恒星前面时，MIRI探测到星光被这颗膨胀的行星本身阻挡了，但部分被地球的大气层吸收了。这种测量产生了所谓的透射光谱，特定的大气分子阻挡了某些波长。

像木星一样，WASP-17b似乎主要由氢和氦构成。此外，MIRI探测到了二氧化碳、水蒸气，以及纯石英晶体在8.6微米波长下的吸收特征。结合哈勃太空望远镜之前的观察，这些晶体被判断为与地球上的石英形状相同的尖角六棱柱，但大小只有10纳米。



WASP-17b的透射光谱，显示石英如何阻挡8.6微米波长的光。(图片来源:美国航天局/欧空局/加拿大航天局/拉尔夫·克劳福德(STScI))

石英是硅酸盐的一种形式，硅酸盐是富含二氧化硅和氧的矿物质。硅酸盐异常普遍——太阳系中所有的岩石都是由它们构成的，以前在炽热的木星系外行星的大气中也检测到了硅酸盐。然而，在这些情况下，它们是更复杂、富含镁的橄榄石和辉石晶体。

“我们完全期待看到硅酸镁，”布里斯托尔的汉娜·韦克福德说。“但我们现在看到的很可能是这些的组成部分，微小的种子颗粒需要形成我们在较冷的系外行星和褐矮星中检测到的较大的硅酸盐颗粒。”

WASP-27b也被潮汐锁定，这意味着它总是向它的恒星显示同一张脸。随着风带着石英纳米颗粒在地球上肆虐，它们在昼夜终止区形成了高海拔的雾霭——基本上是扩散的岩石晶体云。这些烟雾冒险进入白天，在高温下蒸发。

格兰特首先解释了硅酸盐晶体是如何嵌入行星大气中的。

“WASP-17b非常热……石英晶体在大气中形成的压力只有我们在地球表面经历的压力的千分之一，”他说。"在这些条件下，固体晶体可以直接由气体形成，不需要先经过液相."

这些发现发表在10月份的《天体物理学杂志快报》上。