本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
理解行星大气层的结构、动力学和化学成分是系外行星科学的关键。令人清醒地意识到，即使是现在，模拟我们太阳系行星的大气层仍然是一个巨大的挑战。尽管取得了巨大进步，但仍必须采用各种技巧来模拟像木星大气层这样的漩涡，例如假装它具有 非常不同的 粘稠度和能量传输，以克服计算需求。对气体巨行星系外行星大气层进行建模还处于起步阶段。尽管如此，几年前 Crossfield 等人 等人 的一项有趣结果及其对我们如何看待 天蝎座 υ Andromedae 行星系统中红外光变化的研究所得出的结论。他们使用 Spitzer 空间望远镜对天蝎座 υ And 的相位光度测定（随着时间推移看到的光）揭示了这颗围绕 F 型矮星（质量约为太阳的 1.3 倍）最内层、大致木星大小的行星发出的光芒。
这颗行星的轨道非常紧密，每 4.6 天绕行一周，预计它会通过与恒星的潮汐相互作用演化到自旋-轨道同步状态——换句话说，在最简单的情况下，它的一天将等于它的一年，并且将存在永久的昼夜面。这使得这颗行星处于极端的热差异状态（在这种情况下约为 1,400 摄氏度）。我们预计来自昼面的热大气会流向行星寒冷的夜半球——这样做可能会产生巨大的喷流状结构，并且行星的最热点可能会沿着这些风的方向移动。天蝎座 υ And b 上似乎正在发生类似的事情，但程度却令人费解。当它在其轨道上快速运行时，热大气的光芒泄露了温度分布，这是 Spitzer 收集的红外光子的指纹。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
简而言之——大气层中最热的部分与行星轨道不同步——或者更具体地说，它系统地偏移或相位移动了近 90 度。换句话说，行星最热的一侧几乎与恒星的方向成直角。在地球上，这有点像说一天中最热的时间是日落而不是中午。
这是一个谜。可能会预期一定程度的偏移，这是由强劲的由热到冷的风驱动的，但这非常极端。有各种可能的解释——也许恒星加热到达行星大气层中比预期更深的深度，从而改变了基本动力学。也许风非常强劲，以至于达到了超音速，形成了巨大的冲击波，将能量堆积在行星的这一侧。这是一个艰难的抉择——即使是关于这些热木星类行星的理论模型，在这些事情上也存在分歧，而且没有一个模型能准确预测我们在天蝎座 υ And b 上看到的情况。这个结果的好处在于，它挑战了建模者真正弄清楚什么可行，什么不可行——将会取得进展。
Crossfield 等人的论文结尾还提出了一个有趣的事实。天蝎座 υ And 这个系统实际上对于詹姆斯·韦伯空间望远镜 (JWST) 来说太亮了，无法在较短波长下进行观测——其灵敏的仪器会被光子完全饱和，被光线蒙蔽。他们进一步指出，专门用于研究附近热木星系统相位曲线的小型空间望远镜可能正好可以提供破解这些非凡行星大气状态问题的所需数据。这种观点也适用于寻找类地系外行星——特别是那些凌星恒星比遥远的开普勒天体更靠近我们的恒星的行星。我们需要一个专门的 全天巡天 来寻找像 JWST 这样强大的仪器的目标，特别是那些不需要行星墨镜的仪器。
（本文改编自 2010 年 10 月 Life, Unbounded 上的旧帖子）