科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了目前能夠證實(shí)太陽系外的行星（即外行星）具有平流層的最強(qiáng)證據(jù)。平流層是大氣層的一層，溫度隨著海拔高度的上升而升高。

加州硅谷埃姆斯特朗研究中心研究合作者M(jìn)ark Marley表示，“這是個(gè)令人激動(dòng)的結(jié)果，因?yàn)樗砻魈栂档拇蟛糠执髿鈱铀哂械墓餐卣鳌粋€(gè)溫暖的平流層，在其他外行星大氣中也存在?！薄拔覀儸F(xiàn)在可以把外行星大氣層中的過程，與我們太陽系在不同情況下發(fā)生的同過程進(jìn)行比較?！?/p>

這顆行星大氣層的頂部被加熱到熾熱的4600華氏度（2500攝氏度），溫度高到足以煮沸一些金屬。

圖像來源：NASA, ESA, and G. Bacon (STSci)

在《自然》上的發(fā)表的研究報(bào)告中，科學(xué)家們用NASA哈勃望遠(yuǎn)鏡傳回的數(shù)據(jù)分析了WASP-121b。WASP-121b是一種被稱為“熱木星”的外行星。它的質(zhì)量是木星的1.2倍，半徑是木星的1.9倍，這讓它比木星更膨脹。木星每12年繞太陽旋轉(zhuǎn)一圈，但是WASP-121b公轉(zhuǎn)一圈僅需要1.3天。這顆外行星離其母恒星非常接近，如果它再接近一點(diǎn)，其母恒星的重力將會(huì)開始把它扯裂。這還意味著這顆行星的大氣層頂部被加熱到熾熱的4600華氏度（2500攝氏度），溫度高到足以煮沸一些金屬。WASP-121星系估計(jì)距地球900光年，這是一段很長的距離，但是按照銀河系標(biāo)準(zhǔn)而言，還算近的。

之前的研究發(fā)現(xiàn)，WASP-33b和其他幾顆熱木星可能具有平流層的跡象。這個(gè)新的研究呈現(xiàn)了目前為止最好的證據(jù)，因?yàn)榭茖W(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)了熱水分子的標(biāo)記。

英國?？巳卮髮W(xué)的首席作者Tom Evans表示：“理論的模型已經(jīng)表明平流層可能定義了一類迥然不同的超熱行星群，并且富含對(duì)其大氣物理學(xué)和化學(xué)的重要啟示?！薄拔覀兊陌l(fā)現(xiàn)支持了這個(gè)想法?！?/p>

為了研究WASP-121b的平流層，科學(xué)家用哈勃望遠(yuǎn)鏡的光譜分析能力分析了大氣層中的不同分子是如何對(duì)特定波長的光進(jìn)行反應(yīng)的。例如，對(duì)應(yīng)某些特定波長的光，大氣層中的水蒸氣在不同溫度下的表現(xiàn)是可預(yù)測(cè)的。

這幅藝術(shù)概念圖描繪的是熱木星WASP-121b，它提供了外行星具有平流層的最佳證據(jù)。

圖片來源：Engine House VFX,?？巳卮髮W(xué)布里斯托科學(xué)中心

星光能夠深入穿透行星的大氣層，使其氣體的溫度上升。這些氣體將其熱量以紅外光的形式輻射到太空。如果大氣層頂部存在較冷的水蒸氣，水分子將會(huì)防止某些波長的光逃逸到太空。但是如果大氣層頂部的水分子溫度較高，它們會(huì)在相同的波長發(fā)光。

加利福尼亞州帕薩迪納市NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究合作者，Tiffany Kataria表示，“從水中散發(fā)出的光表明平流層的溫度隨著高度的上升而升高。根據(jù)哈勃望遠(yuǎn)鏡即將發(fā)回的數(shù)據(jù)，我們有望探索出這種特性可維持的經(jīng)度有多高，這非常振奮人心?！?/p>

這個(gè)特殊的現(xiàn)象與放煙花相似，通過化學(xué)物質(zhì)放射出光使火焰呈現(xiàn)不同的顏色。當(dāng)金屬物質(zhì)加熱蒸發(fā)時(shí)，它們的電子躍進(jìn)到更高能的狀態(tài)。根據(jù)不同的材料，這些電子在失去能量時(shí)發(fā)射出波長特定的光。比如，鈉發(fā)出橘黃-黃色的光，鍶發(fā)出紅色的光。相似的，當(dāng)WASP-121b大氣層中的水分子失去能量時(shí)，也釋放出輻射，但輻射形式是人類肉眼無法觀測(cè)到的紅外光。

在地球的平流層中，臭氧吸收太陽發(fā)出的紫外線輻射，使這一層的溫度升高。太陽系其他的行星也具有平流層，比如木星和土星的衛(wèi)星泰坦（土衛(wèi)六Titan），二者的平流層是由甲烷加熱的。

這個(gè)360°的動(dòng)畫描繪了行星WASP-121b，一顆大氣層中有發(fā)光水汽的外行星。WASP-121b是一種被稱為‘熱木星’的外行星，其大氣層的溫度高到足以煮沸鐵。這顆行星以非常接近其母恒星的軌道運(yùn)行，位于距地球約900光年的船尾座 (Puppis星座)。

在太陽系行星中的平流層，溫度變化一般在100華氏度（56攝氏度）左右。在WASP-121b上，平流層的溫度上升了1000華氏度（560攝氏度）?？茖W(xué)家現(xiàn)在還不知道是什么化學(xué)物導(dǎo)致了WASP-121b大氣層這樣的溫度飚升。氧化釩和氧化鈦是可能的候選，因?yàn)樗鼈冊(cè)诤职侵斜容^常見，這些“失敗的恒星”和外行星存在某些共性。這些化合物預(yù)計(jì)只可能出現(xiàn)在最熱的熱木星上，因?yàn)樗鼈冃枰邷貋肀３謿鈶B(tài)。

馬里蘭州格林貝爾特NASA戈達(dá)德太空飛行中心，這個(gè)項(xiàng)目的合作者Hannah Wakeford表示：“這顆超熱的外行星將會(huì)成為我們平流層模型的基準(zhǔn)，并且它將成為韋伯望遠(yuǎn)鏡時(shí)代（Webbera）偉大的觀察目標(biāo)?！?/p>

哈勃望遠(yuǎn)鏡是一個(gè)由NASA和ESA進(jìn)行的國際合作項(xiàng)目。馬里蘭州格林貝爾特NASA戈達(dá)德太空飛行中心管理望遠(yuǎn)鏡。位于馬里蘭州巴爾的太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所（STScl）負(fù)責(zé)哈勃望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)運(yùn)作。STScl由華盛頓天文研究所大學(xué)協(xié)會(huì)為NASA運(yùn)作。加州理工學(xué)院為NASA管理JPL。

（編輯：Tony Greicius 翻譯：Galaxyi 校對(duì)：王索）