【这颗极其极端的系外行星有金属蒸气云和液态宝石】
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一颗距离我们855光年的巨大系外行星非常极端 ， 它有大量蒸发的金属云 ， 并下液态红宝石和蓝宝石雨 。
这是天文学家在探测其大气层后得出的结论——这是迄今为止最详细的此类分析 ， 首次揭示了这颗系外行星永久夜面的条件和动态 。
“尽管发现了数千颗系外行星 ， 但由于观测具有挑战性 ， 我们只能研究一小部分的大气 ， ”德国马克斯普朗克天文学研究所的天文学家托马斯·米卡尔-埃文斯说 。
“我们现在正在超越对系外行星大气特定区域拍摄孤立的快照 ， 将它们作为它们真正的3D系统进行研究 ， ”他补充道 。
这颗有问题的系外行星是我们迄今为止所见过的最著名和研究最充分的行星之一 。 它被称为WASP-121 b ， 于2015年首次发现 ， 是一颗质量约为木星的1.18倍、大小为木星的1.81倍的气态巨行星 ， 它在距离其恒星只有1.27天的近距离轨道上运行 。 发现两年后 ， WASP-121 b 成为第一颗在平流层中发现水的系外行星 。
然而 ， WASP-121 b极不可能适合居住 。 在如此接近的轨道上 ， 它非常热 ， 温度在 1500 到 3000 开尔文（1227 到 2727 摄氏度 ， 或 2240 到 4940 华氏度）之间 。
WASP-121 b 的大小和与其主星 WASP-121 的接近程度 ， 使其属于热木星的范畴 ， 这是一种气态巨行星 ， 其轨道与主星的运行时间不到10天 。 在迄今为止已确认的近 5000 颗系外行星中 ， 超过300颗属于这一极端类别 ， 但WASP-121 b被称为超热木星的“原型” 。
因为它在如此接近的轨道上 ， WASP-121 b也被它的恒星潮汐锁定 ， 这发生在一个轨道物体以与其轨道相同的速度旋转时发生 。 这意味着这颗系外行星总是有一面面对它的恒星 ， 在永久的灼热日光下 ， 而另一面总是背对着它的恒星 ， 在永久的黑暗中 。 之前对 WASP 121 b大气的探测在其白天的大气中发现了重金属蒸气 。
它的夜晚更难探测 ， 因为它比白天暗约10倍 。 为了获得有关整个系外行星的更多详细信息 ， 米卡尔-埃文斯和他的团队使用哈勃太空望远镜观察了 WASP-121 b的两个完整轨道 ， 将白天和夜晚的数据合并 ， 以了解全球大气的运作方式 。
这种详细的、不断变化的光谱使他们第一次能够观察和重建系外行星的完整水循环 。
“我们看到了这个水景 ， 并绘制了它在地球轨道不同部分的变化情况 ， ”米卡尔-埃文斯解释道 ， “这编码了关于地球大气温度作为高度函数的信息 。 ”
在地球上 ， 水循环涉及相变 ， 因为水以蒸气、液体和固体（冰）的形式循环 。 在 WASP-121 b 上 ， 即使在夜间 ， 温度对于水的固相或液相来说都太高了 。 相反 ， 在温度超过 3000 开尔文的白天 ， 水分子的能量损失导致它们在红外波长下发光 。 温度甚至会导致它们分解 ， 分解成氢气和氧气 。
夜晚要凉爽得多 ， 尽管按照地球标准来说仍然非常热 ， 低至 1500 开尔文 。 两个半球之间的这种极端温差产生了永久的压力差 ， 产生了极端的西风 ， 在系外行星周围鞭打 ， 将水分子和原子与它们一起扫过 。
麻省理工学院的天体物理学家 Tansu Daylan 说：“这些风比我们的急流快得多 ， 可能会在大约 20小时内将云层吹过整个星球 。 ”
当这些风到达 WASP-121 b的夜间时 ， 温度足够低 ， 可以使水恢复蒸汽状态 ， 然后再次被带到白天 。
但水不会凝结成云 。 相反 ， 该团队的研究表明 ， 夜间温度足够低 ， 以至于之前在 WASP-121 b大气中检测到的金属可以形成云 。 这些包括钒、铁、铬、钙、钠、镁和镍；但是 ， 有趣的是 ， 没有铝或钛 。
该团队认为 ， 这些元素可能已经凝聚并沉入了 WASP 181 b的大气层深处 ， 我们无法探测到它们 。 在那里 ， 铝可能与氧结合形成矿物刚玉——一种结晶形式的氧化铝 。 在地球上 ， 当与微量其他金属（如钒、铁、铬或钛）混合时 ， 它会形成红宝石和蓝宝石 。
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