

太空中 某些区域 可能 有点臭。臭鸡蛋的恶臭可能正从 系外行星 HD 189733 b 飘来。这颗因动荡天气而闻名的近地系外行星,其大气层主要由硫化氢组成,而硫化氢是一种会散发出 难闻气味 的分子。
该分子的存在,为我们如何了解构成行星的化学元素之一——硫——可能 影响太阳系外气态巨行星的大气层 和内部运作提供了新的线索。研究结果详见 7 月 8 日发表在《自然》杂志上的一项 研究。
[相关: 这颗热木星系外行星出人意料地与一颗超级地球行星为伴。]
臭气熏天的云层,伴随可能发生的玻璃雨
HD 189733 b 距离地球仅 64 光年,是我们可以观测到的距离地球最近的“热木星” 系外行星。自 2005 年首次发现以来,它一直是研究系外行星大气层的基准行星。
它离其恒星的距离比水星离太阳的距离近约 13 倍,完成一次轨道运行仅需约两天地球时间。HD 189733 b 的温度高达 1700 华氏度(约 927 摄氏度),并伴有极端天气—— 玻璃雨,在时速 5000 英里(约 8000 公里/小时)的狂风吹拂下横向飞舞。

这项 新研究 的数据是利用詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 及其能够 看到红外光 以探测分子和化学元素痕迹的仪器获取的。这使得天文学家能够了解系外行星大气层中存在的化学物质,因为他们无法将系外行星大气样本带回地球。
“硫化氢是我们不知道存在的重大分子。我们曾预测它会存在,并且知道木星上存在,但我们实际上并未在太阳系外探测到它,”该研究的合著者、约翰霍普金斯大学天体物理学家 Fu Guangwei 在一份 声明 中表示。“我们不是在这颗行星上寻找生命,因为它太热了,但发现硫化氢是在其他行星上寻找这种分子、并更深入地了解不同类型行星形成方式的垫脚石。”
系外行星的起源
硫是构建更复杂分子的关键元素。科学家们还需要像研究氮、碳、磷和氧一样研究硫,以便更好地掌握 行星的形成 以及它们的构成。JWST 为追踪硫化氢和测量太阳系外气态行星中的硫提供了新工具。
“假设我们研究另外 100 颗热木星,它们都富含硫。这对它们是如何诞生的,以及与我们自己的木星相比,它们是如何形成不同的,这意味着什么?” Fu 说道。
JWST 还利用红外波长观测,排除了 HD 189733 b 上 存在甲烷 的可能性。这些新数据反驳了此前关于该分子在大气中丰度的说法。
“我们曾认为这颗行星太热,无法含有高浓度的甲烷,而现在我们知道它没有,”Fu 说道。
金属与质量
研究团队还利用红外读数探测到 HD 189733 b 上的 重金属含量 与木星相似。根据 Fu 的说法,像天王星和海王星这样较小的冰巨行星比像木星或土星这样的气态巨行星含有更多的金属。较高的金属含量表明,天王星和海王星在早期可能积累了更多的冰、岩石和其他重元素,而非像氦和氢这样的气体。科学家们正在测试这种相关性是否也适用于 宇宙的系外行星。
[相关: 新发现的系外行星可能宜居(或者是一个类似金星的地狱)。]
“这颗木星质量的行星离地球很近,并且已经被研究得很透彻。现在我们有了这项新的测量,表明它所含的金属浓度确实为研究行星成分如何随其质量和半径变化提供了非常重要的锚点,”Fu 说道。“这些发现支持我们对行星如何形成的理解,即通过在初始核心形成后产生更多固体物质,然后自然地富含重金属。”
在未来的工作中,研究团队计划追踪更多系外行星中的硫含量,以确定这种化合物的高含量如何影响它们与母恒星的形成距离。
“我们想知道这些行星是如何形成的,了解它们的大气成分将有助于我们回答这个问题,”Fu 说道。