天文学家已经观测木星几个世纪了。但是，一项将木星视为系外行星进行研究的成果，可能有助于更可靠地解读数百光年外恒星周围天体的行星大气层。该结果在很大程度上证实了关于木星的传统观点，但也揭示了一些令人惊讶的发现，包括之前在该行星上从未听说过的冰晶云。
现在已知围绕我们太阳系之外的恒星运行的数百颗行星几乎无法在望远镜中直接看到。然而，在少数情况下，天文学家能够通过解读星光在行星穿过其母星和地球之间时，如何穿过行星大气层来了解它们的构成。
但是，低分辨率和实验噪声意味着这些结果（通常仅对围绕明亮恒星运行的大行星才有可能）常常存在争议。“这些模型给了我们答案，但我们并不总是知道我们是否可以相信这些答案，”位于加利福尼亚州山景城附近的美国宇航局艾姆斯研究中心的天文学家泰勒·罗宾逊说。
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现在，位于特内里费岛的加那利群岛天体物理研究所的天体物理学家皮拉尔·蒙塔涅斯-罗德里格斯和她的同事们设计了一种将该想法应用于研究木星的方法。用于系外行星大气层的技术并不能立即转化为木星，因为它的轨道永远不会使其位于地球和太阳之间。因此，研究小组并没有直接观察穿过木星大气层的阳光，而是分析了当木星经过木星卫星盖尼米德和太阳之间时，从木星卫星盖尼米德反射回来的光——换句话说，当从盖尼米德看到时，木星部分遮挡了太阳。
通过检查穿过木星大气层的光在不同波长下的吸收和发射情况（由位于智利帕拉纳尔的欧洲南方天文台的甚大望远镜和位于西班牙加那利群岛拉帕尔马天文台的威廉·赫歇尔望远镜观测到），研究小组构建了木星大气层的化学成分图。
光谱显示，木星是一颗富含甲烷的行星，外层包裹着一层散射光线的云层，使得更详细的成分难以观察。加那利群岛天体物理研究所的同事、该论文的共同作者恩里克·帕雷说，这两项发现都与直接观测结果一致。该论文于2月7日发布在预印本服务器arXiv上。
罗塞塔石碑
蒙塔涅斯-罗德里格斯说，将光的频谱与天文学家已经了解的关于这颗气态巨行星的信息进行比较，为科学家提供了一块“罗塞塔石碑”，用于翻译关于遥远外星世界的成果。
“这是一个极其聪明的想法，并且执行得非常出色，”马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院的天文学家萨拉·西格说。
他说，这些发现应该增强天文学家的信心，即迄今为止研究过的许多系外行星大气层中发现的类似雾霾是真实的，而不是由于母星上的活动等混淆效应造成的。这些云层经常会遮挡其他元素，而剖析木星上的结果可能有助于天文学家从现有的光谱中提取更多信息，帕雷补充道。
这项研究中出现的一个令人惊讶的细节是，木星的高层大气中包含一层冰晶。帕雷说，这一发现可能会引起争议，因为已知该行星的水蒸气含量非常少，但他认为彗星可能在行星历史的某个时刻沉积了水。作者还在木星上发现了钠的痕迹，他们也将其归因于彗星碎片，或者可能是由于物质从另一颗卫星木卫一的大气层流入该行星的结果。
西格指出，以这种方式观察到的木星与直接观测到的木星不同——例如，它的光谱没有显示其在反射光中可见的低层大气中旋转的氨气云——这并不是该方法的失败。但它确实表明“每种技术都会告诉你不同的东西”，她说。
2009年，帕雷的研究小组使用类似的技术研究了地球在月偏食期间的情况，通过分析穿过地球大气层并从月球反射回来的光。该小组计划对太阳系中的其他行星也这样做。
本文经授权转载，最初于2015年2月13日首次发表。