想象一下气态巨行星木星。现在把它放大到它本身大小的五倍以上。再将一颗太阳放在足够近的位置，使其能够将行星大气表面的温度加热到 4600 华氏度。
认识一下 WASP-121b，这颗被称为“热木星”的行星。它是一颗系外行星——位于我们太阳系之外的一颗行星——距离地球 900 光年，它与我们自己的行星有一个令人惊讶的共同特征：平流层。
在本周于《自然》杂志上发表的一项研究中，研究人员使用哈勃太空望远镜可视化了 WASP-121b 的平流层，这是我们首次令人信服地在太阳系以外的行星上显示出其外层大气层。为了让你对它的位置有所了解，你很有可能去过平流层：当你乘坐飞机飞行时，你就在那里。在地球上，平流层位于对流层（我们居住的地方）之上，以及我们大气层最外层之下。平流层的一个决定性特征是，当你向外移动时，温度会升高。
“有理论上的理由预期这会在系外行星的大气层中发生，”该研究的第一作者、埃克塞特大学的研究员 Thomas Evans 说。“但这些系外行星是遥远的、遥不可及的、奇异的天体。要预测它们的大气层实际上会是什么样子，总是很困难。”
为了了解 WASP-121b 的大气层是如何运作的，科学家们观察了系外行星大气层中水分子发出的红外光。当水分子不断吸收和释放大量能量时，会发生辐射的释放——例如，如果它们处于非常热的环境中。人类无法看到红外光，因为我们的眼睛只能探测到狭窄的光波范围。但这对于哈勃太空望远镜来说不是问题。
哈勃拍摄到的画面非常 remarkable：水分子在发光。就像燃烧的蜡烛或炽热的余烬一样，发光的上层大气意味着正在释放大量能量或热量，而不是吸收。这表明 WASP-121b 的平流层从行星表面向外温度升高。根据这些排放，在平流层的范围内，温度会升高 1000 华氏度。
但如果你仔细想想，这并不完全说得通，因为在接近 -500 华氏度的温度下，太空非常非常冷；你期望当你向那个寒冷的空旷区域射击时，你会变得更冷。在地球上，我们的平流层由于大气层内的臭氧而具有反向的温度梯度。臭氧通过吸收太阳的紫外线辐射来加热外层平流层。但那是地球，而不是遥远的“热木星”。那么 WASP-121b 为什么会有一个与我们小得多、岩石更多的行星相似的平流层呢？
这是研究人员仍在试图回答的问题。他们认为 WASP-121b 大气层中的化合物——氧化钛和氧化钒——可能让它的外层保持温暖，但这需要更多的研究来弄清楚。
尽管了解系外行星的大气层不一定会帮助我们了解自己的太阳系，但研究人员的目光更远大。技术尚未完全成熟，但埃文斯希望有一天科学家们能够研究更小的系外行星的大气层，以弄清楚它们是否能够支持生命。埃文斯说，只关注我们自己的太阳系中的行星会限制我们能够学到的范围。
“行星大气层有着广阔的光谱，”埃文斯说。“为了获得更全面的理解，我们需要探索这个庞大的系外行星群体。”
现在是这项研究的绝佳时机，最新的哈勃衍生产品已准备好于明年发射：詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们为你准备好了。
