詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)发现,在遥远的气体巨行星WASP-17b富含硅酸盐、灼热的大气层中,每小时数千英里的狂风正吹刮着微小的石英晶体。
英国布里斯托大学的丹尼尔·格兰特是这项新发现研究的负责人,他在一份 声明中说:“我们从哈勃[太空望远镜]的观测中得知,WASP-17b的大气层中一定存在气溶胶——构成云或霾的微小颗粒——但我们没想到它们是由石英构成的。”
WASP-17b是一个令人难以置信的世界。它每3.7天绕其恒星运行一周,距离仅780万公里(490万英里),而其恒星距离地球1300光年。WASP-17b离其恒星如此之近,以至于其向阳面的温度飙升至惊人的1500摄氏度(约2700华氏度)。由于这颗系外行星的大气层如此炎热,这个世界实际上已经膨胀到约285,000公里(176,892英里)宽,几乎是木星直径的两倍。尽管WASP-17b的质量只有木星总体质量的一半左右。WASP-17b是已知的最“蓬松”的行星之一——其膨胀的大气层使其成为詹姆斯·韦伯太空望远镜的绝佳目标。
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格兰特和他的天文学家同事使用JWST的中红外仪器(MIRI)观察了WASP-17b凌日其恒星的过程。当这颗系外行星从JWST的角度移动到其恒星前方时,MIRI探测到被这颗蓬松的行星本身阻挡,但部分被行星大气层吸收的星光。这种测量结果产生了所谓的透射光谱,其中某些波长被特定的 атмосферные молекулы 阻挡。
就像木星一样,WASP-17b似乎主要由氢和氦组成。此外,MIRI还探测到二氧化碳、水蒸气,以及在8.6微米波长处,纯石英晶体的吸收特征。结合之前哈勃太空望远镜的观测,这些晶体被认为形状与地球上的石英一样,呈尖尖的六棱柱状,但尺寸仅为可怜的10纳米。
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。硅酸盐非常常见——太阳系中所有的岩石天体都是由硅酸盐构成的,而且之前已经在热木星系外行星的大气层中探测到硅酸盐。然而,在那些情况下,它们是更复杂的、富含镁的橄榄石和辉石晶体。
布里斯托大学的汉娜·韦克福德说:“我们完全期望看到镁硅酸盐。但我们现在看到的可能是它们的构建块,形成我们在较冷的系外行星和褐矮星中探测到的大硅酸盐颗粒所需的小种子颗粒。”
WASP-17b也被潮汐锁定,这意味着它始终以同一面朝向其恒星。当风围绕行星呼啸时,携带石英纳米颗粒,它们在昼夜分界线区域形成高空雾霾——本质上是岩石晶体的弥散云。这些雾霾随后进入向阳面,并在高温中汽化。
格兰特解释了硅酸盐晶体最初是如何嵌入行星大气层中的。
他说:“WASP-17b非常热……石英晶体在高层大气中形成时的压力只有我们在地球表面经历的压力的千分之一左右。在这些条件下,固体晶体可以直接从气体中形成,而无需先经过液相。”
这些发现于十月份发表在《天体物理学杂志快报》上。
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