先做个思想实验:如果万圣节每11小时过一次,地球人大概会被折腾疯。而在280光年外,真有一颗行星过着这种日子——它绕恒星转一圈只要11小时,也就是说,它的一年,比你一个工作日还短。
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这颗行星叫TOI-561 b,是一颗岩石质的熔岩行星,由NASA的凌日系外行星巡天卫星(TESS)在2020年发现。它离自己的恒星TOI-561太近了,近到表面温度超过3000华氏度(约1800摄氏度)。热到这个份上,天文学家一度认为它根本不可能留住大气层——毕竟岩石都被烤化了,气体凭什么待得住?
但詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)盯了它37个小时,覆盖将近四个完整轨道,结果发现这颗"地狱行星"外面裹着一层会反光的东西:汽化的硅酸盐矿物云,说白了就是石英和沙子的亲戚,飘在天上。
滑铁卢大学的团队成员Lisa Dang在声明里解释了他们的方法:"我们测量了这颗行星在整个轨道上亮度和热量的变化。这种技术叫相位曲线,结果显示这颗行星反射了来自恒星的相当多的光,而且热量在行星周围重新分布,而不是只停留在被照亮的一侧。这些加在一起,指向了大气层的存在。"
这里有个概念得拆开讲:潮汐锁定。TOI-561 b离恒星太近,已经被锁死了,不像地球那样自转。它永远用同一面朝着恒星,那一面是烤到发白的"昼侧",另一面则永远背对恒星,朝向深空,是相对凉快的"夜侧"。所以这颗星球没有"日出日落",只有永恒的正面烧烤和背面冷藏。
研究团队原本就注意到一个怪事:昼侧的裸岩温度比预期要低。少掉的热量去哪了?有两种可能——要么被带到了夜侧,要么在行星吸收之前就被反射走了。JWST第一次让团队看到了这颗行星的夜侧,结果发现夜侧不够暖,补不上昼侧缺失的全部热量。
那就只剩一个解释:TOI-561 b反射了照到它身上的大约四分之三的星光。这个数字什么水平?太阳系里最反光的行星是金星,反射约75%的入射阳光;地球只反射约30%。一颗被烤了不知多少亿年的熔岩星球,反光能力和金星打平。
团队认为,这种高反射率来自昼侧形成的硅酸盐矿物云,成分包括二氧化硅和硅酸镁,作用就像一层防晒霜。这些云可能还帮TOI-561 b把大气层留住了。
当然,大气层里到底装的是什么,团队还说不准。可能是像金星那样浓密的二氧化碳雾,也可能是像木星卫星木卫一那样的二氧化硫层——木卫一是太阳系里火山活动最剧烈的天体,如果TOI-561 b也有火山活动在不断补充大气,情况就会类似。
Dang说:"我们接下来要回答的大问题是,TOI-561 b的大气更像金星,还是更像一个极端版本的木卫一。用JWST在更长波长上观测这颗行星,可能会给我们线索,帮助解释一颗这么热的行星是如何在数十亿年里保住大气层的。"
这项研究发表在《天文学杂志》上。
所以你看,这颗星球真正反直觉的地方不是"热",热是意料之中的;真正有意思的是,一颗理论上不该有大气层的星球,靠一层矿物云给自己撑了把伞,还撑了不知多少亿年。它的一年只有11小时,但它的大气层故事,显然比11小时长得多。
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