天文學(xué)家近日宣布了一項(xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)，他們首次對(duì)太陽系外的一顆行星——WASP-121b的大氣層進(jìn)行了全面而詳盡的研究。這項(xiàng)研究是在智利阿塔卡馬沙漠北部的甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）的幫助下完成的，揭示了這顆行星極端氣候條件下令人驚訝的天氣現(xiàn)象。
WASP-121b，一顆距離地球約900光年的“超熱木星”，其質(zhì)量約為木星的1.2倍。由于它的軌道極其接近宿主恒星，公轉(zhuǎn)周期僅為30個(gè)地球小時(shí)，這導(dǎo)致它處于潮汐鎖定狀態(tài)，一面永遠(yuǎn)沐浴在恒星的光芒中，另一面則永遠(yuǎn)處于黑暗之中。這種極端的溫差使得白晝面的鐵和其他金屬被高溫蒸發(fā)，隨后被強(qiáng)勁的風(fēng)吹向黑夜面，凝結(jié)成液態(tài)金屬雨落下。
研究團(tuán)隊(duì)利用VLT的ESPRESSO儀器，成功創(chuàng)建了WASP-121b大氣層的三維地圖。他們發(fā)現(xiàn)，這顆行星的大氣層中存在不同類型的風(fēng)，并且觀測(cè)到了一股橫跨半個(gè)行星的強(qiáng)大噴射氣流。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了科學(xué)家們對(duì)行星天氣運(yùn)行機(jī)制的傳統(tǒng)理解。
法國(guó)蔚藍(lán)海岸天文臺(tái)的研究員茱莉亞·維多利亞·賽德爾表示：“這顆行星的大氣行為就像是從科幻小說中走出來的一樣，令人難以置信。它不僅挑戰(zhàn)了我們對(duì)地球天氣的認(rèn)知，也讓我們對(duì)所有行星的天氣有了新的思考。”
ESPRESSO儀器通過將不同望遠(yuǎn)鏡的光線組合起來，提高了分析的靈敏度，使得研究團(tuán)隊(duì)能夠探測(cè)到行星大氣中更微弱的細(xì)節(jié)。在一次完整的行星繞恒星運(yùn)行過程中，他們檢測(cè)到了多種化學(xué)物質(zhì)的信號(hào)，并覆蓋了不同的大氣層。
太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的研究員萊昂納多·A·多斯桑托斯指出：“VLT使我們能夠一次性探測(cè)到這顆系外行星大氣的三個(gè)不同層，這是空間望遠(yuǎn)鏡難以完成的任務(wù)，凸顯了地面觀測(cè)的重要性。”通過追蹤鐵、鈉和氫等元素的運(yùn)動(dòng)，研究團(tuán)隊(duì)分析了WASP-121b大氣層深處、中部和淺層的風(fēng)向。
研究團(tuán)隊(duì)還意外地在噴射氣流下方發(fā)現(xiàn)了鈦元素的存在。此前對(duì)WASP-121b的觀測(cè)中并未發(fā)現(xiàn)這一元素，可能是因?yàn)樗[藏在行星大氣層的深處。瑞典隆德大學(xué)的研究員比比安娜·普里諾斯表示：“能夠在如此遙遠(yuǎn)的距離上研究行星的化學(xué)成分和天氣模式等細(xì)節(jié)，這真是一個(gè)令人驚嘆的成就。”
這項(xiàng)研究成果已于近日發(fā)表在《自然》雜志上，它不僅為我們提供了關(guān)于WASP-121b這顆極端行星的寶貴信息，也推動(dòng)了我們對(duì)系外行星大氣層研究的深入發(fā)展。
