哈勃看到了！一整塊平流層正在環繞著那顆“既燙又有水的木星”
科學家廣泛對系外行星進行了探索，有了很多的發現。先看幾個資料：截止2017年8月1日，天文學家已經從2，729個行星系統與612個多行星系統中確定了3，639顆系外行星。這些行星主要是由開普勒太空望遠鏡所發現；從2009年起，總共發現5，017顆候選行星，已經證實其中2，494顆行星的存在；其它的太空望遠鏡在這些探索與發現中也扮演著至關重要的角色。
哈勃太空望遠鏡（HST）就是其中之一。最近幾年，HST已經專注於探索遙遠行星的大氣層。尤其是最近，HST用於一項特殊的勘測，其目的就是為系外行星存在平流層展示最有力證據；此平流層環繞一顆距離
地球
900光年的氣態巨行星，是其大氣層的一部分，它的溫度隨高度增加而升高。
一篇題為《一顆超熱氣態巨系外行星擁有平流層》的研究最近發表在《自然》刊物上。由托馬斯。伊萬斯領導的英國埃克塞特大學天文物理的研究小組，基於NASA哈勃太空望遠鏡的資料，研究那顆稱作WASP-121b的行星；這是一顆氣態巨系外行星，
環繞一顆恆星運轉
。
行星的大氣頂部受熱達到熾熱的2，500OC（4，600OF），足以令某些金屬蒸發。圖片提供者：NASA、ESA、G。巴肯（STSci-美國太空望遠鏡科學研究所）
行星自身質量大約是木星的1。2倍，半徑大約是木星的1。9倍，繞木星公轉一圈用時1。3天。這種狀況是因為它距離其
母恆星
比較近，使之成為一顆特殊的“熱木星”。實際上，如果這顆系外行星再向它的母恆星靠近一些，可以預測其母恆星WASP-121的重力會將其撕裂。
也正是由於距離其母恆星太近，母恆星對行星的大氣加熱過度，進而導致其溫度高達2，500
O
C （4，600
O
F）。正如NASA阿姆斯研究中心的研究人員、同時也是論文的合作者馬克。馬來在NASA發表的言論，“這一結果令人振奮！溫暖的平流層是太陽系中大部分大氣層所擁有的共性，如今在系外行星上也被發現。我們現在可以將系外行星大氣的形成過程與太陽系中不同條件下的各自相同的形成過程做個對比。”
儘管哈勃已經發現WASP-33b及其它熱木星周圍也可能有平流層的跡象，而這一新的研究為這顆系外行星上平流層的存在呈現了最有力的證據。我們之所以這樣說，在於研究是基於哈勃對WASP-121b大氣觀測所獲得的平流層資料，資料表明那裡有水蒸氣的存在，這也是所有熱木星研究工作中首要考慮的。
正如論文的首席作者、埃克塞特大學研究人員湯姆。伊萬斯解釋的那樣，這些發現證實了天文學家曾經若干次的猜測，“理論模型預測：平流層或許能將超熱行星予以分類，同時提供其重要的大氣物理及化學特性。我們的觀測支援這一種說法。”
為了研究WASP-121b的平流層，研究小組依靠哈勃第三代廣域照相機（WFC3）所收集的平流層資料，分析了WASP-121b
光變曲線
所具有的不同波長；發現，在某段特定波長，所發出的光在紅外區域更為明亮；並且得出結論：這是由於行星大氣的頂層含有水蒸氣所造成的。
NASA噴氣推進研究室的一篇論文作者提夫尼。卡塔利亞表示，“能有水發出光意味著那裡的溫度隨著高度的增加而升高；我們很興奮，期待著用將要獲得的哈勃觀測結果去探索這種發光現象到底可以在行星中存在到哪一
高度
上。”
WASP-121b不僅驗證了系外行星具有平流層，它作為熱木星而擁有如此高溫也令人感興趣。基於它們的資料，研究團隊認為，大氣中的溫度隨著大氣的高度增加而上升，這是平流層的固有特徵。地球上的平流層的形成過程是受到臭氧層而形成的：臭氧層將太陽的紫外光捕獲，進而提高了周邊分子的溫度。
藝術家所繪“熱木星”的系外行星的概念照片：一個巨大氣體構成的系外行星近距離圍繞其恆星公轉。圖片提供者：NASA/JPL-Caltech（美國加州理工學院）
然而，地球上的平流層溫度不超過270K（-3
O
C；26。6
O
F）；太陽系中其他擁有平流層的行星，如土星的土衛六：這顆行星由於受到太陽的輻射、並與能量粒子及甲烷相互作用，進而造成大氣層溫度上升，只是溫度變化不超過56
O
C（100
O
F）；但是WASP-121b的情況卻是，平流層的溫度升高竟然達到560
O
C（1，000
O
F）。
太陽系中最熱的行星金星甚至也無法與之相比。作為地球的姊妹行星，金星的溫度基本保持穩定，為735K（462
O
C，863
O
F），這還不算熱、還不能融化鉛；但在WASP-121b上，平流層達到的溫度竟然超過四倍之多！這就是說，行星的大氣層極熱，足以融化不鏽鋼及其它金屬，如：鈹，鉑，鋯。
目前，科學家還不
瞭解
是哪些化學物質引起溫度升高。即使已經有一些假說，如：認為相關化學物質可能是氧化釩及氧化鈦；對於棕矮星而言，這類化合物是常見的（注：棕矮星也稱為“夭折的恆星”，與氣態巨系外行星有很多共性），但是為了維持這些化學合成物的氣體狀態，它們還需要很高、更高的環境溫度。
總之，遙遠的氣態巨系外行星已經證明是非常值得研究的話題。未來，對這一行星及其它“超熱木星”的研究都面臨著挑戰，這些研究也將會擴充套件我們對於大氣層形成及特徵的瞭解。
BY： universetoday
FY： 周洪波
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