在雙魚座方向,距離我們大約640光年的位置上,有一顆令人難以置信的行星,它刷新了我們對雨這個概念的認(rèn)知,因?yàn)檫@顆星球上的雨,居然是熾熱的鐵水!這具體是怎么回事呢?下面我們就來了解一下。 這顆星球被稱為“WASP-76b”,是一顆“熱木星”,顧名思義,“熱木星”就是指那些與太陽系中的木星類似,但溫度卻比木星高得多的氣態(tài)巨行星,也正因?yàn)槿绱?,盡管“WASP-76b”的質(zhì)量比木星還小一點(diǎn)(約為木星的0.92倍),但它的體積卻因?yàn)槭軣崤蛎浂兊帽饶拘沁€要大(半徑約為木星的1.8倍)。 “熱木星”的溫度之所以很高,其實(shí)是因?yàn)樗鼈兣c主恒星的距離非常近。觀測數(shù)據(jù)表明,“WASP-76b”的主恒星是一顆名為“WASP-76”的F型主序星,這顆恒星比太陽更大,其質(zhì)量約為太陽的1.5倍,半徑約為太陽的1.7倍,表面溫度大約6000℃,比太陽表面溫度還要高出大約500℃,而“WASP-76b”與它的平均距離卻只有400多萬公里,還不到水星與太陽平均距離的10分之1。 如此近的距離,使得“WASP-76b”早已被潮汐鎖定,也就是說,這顆星球的一面永遠(yuǎn)朝向它的主恒星,而它的另一面則始終背對主恒星,為方便描述,我們可以將前者稱為“晝半球”,后者稱為“夜半球”。 “WASP-76b”的晝半球一直被主恒星炙烤,溫度非常高,根據(jù)科學(xué)家的估算,其平均溫度在2400℃以上,相對來講,其夜半球的溫度就要低很多,但由于大氣流動會將晝半球的熱量傳遞過來,因此這一面的平均溫度也有大約1300℃,也就是說,兩者之間的溫度差大約有1100℃。 科學(xué)家認(rèn)為,正是這樣的溫度差,使得“WASP-76b”上存在著由熾熱的鐵水形成的雨,其過程可以簡單地描述為,晝半球的高溫足以將像鐵這樣的金屬蒸發(fā),于是這一面的大氣中就可以存在大量的鐵蒸氣,而當(dāng)這些鐵蒸氣被大氣流動帶到夜半球時,它們就會凝結(jié)成熾熱的鐵水,并最終化為雨滴,從天空中傾瀉而下。 需要指出的是,這并不是信口開河,而是科學(xué)家根據(jù)觀測數(shù)據(jù)再結(jié)合相關(guān)的理論給出的觀點(diǎn)。 簡單來講,當(dāng)“WASP-76b”圍繞其主恒星運(yùn)行時,它時不時地就會從地球的視角經(jīng)過主恒星的“前方”,在這個時候,主恒星發(fā)出的光就會穿過它的大氣層并到達(dá)地球,由于行星大氣中的分子和原子會吸收某些特定波長的光,因此通過分析這些經(jīng)過行星大氣“過濾”后的光譜,科學(xué)家可以探測到其中的化學(xué)成分。 在對“WASP-76b”的觀測中,科學(xué)家使用了位于智利的歐洲南方天文臺超大望遠(yuǎn)鏡(VLT),通過其捕捉到的光譜,科學(xué)家明確檢測到了鐵蒸氣的特征吸收線,這一發(fā)現(xiàn)表明,這顆星球的大氣中含有大量鐵蒸氣。 在進(jìn)一步的研究中,科學(xué)家分析了鐵蒸氣在“WASP-76b”大氣中的分布情況,隨后發(fā)現(xiàn),鐵蒸氣的吸收信號僅出現(xiàn)在其晝半球,而在夜半球卻完全消失了,這一現(xiàn)象引起了科學(xué)家的興趣,并對其進(jìn)行更深入研究。在持續(xù)的光譜觀測中,科學(xué)家又注意到一個顯著的特征:在這顆行星的晨昏線(即晝半球和夜半球交界線)附近區(qū)域,存在著鐵蒸氣大量凝聚的現(xiàn)象。 所以科學(xué)家推測,“WASP-76b”大氣中的鐵蒸氣來自其晝半球被高溫蒸發(fā)的鐵,當(dāng)它們隨著行星大氣流動被輸送到相對較冷的夜半球時,溫度的驟降導(dǎo)致鐵蒸氣重新冷凝成液態(tài)的鐵水,隨后以“鐵雨”的形式降落。 在此之后,科學(xué)家利用行星大氣模型進(jìn)行了理論建模,模擬了“WASP-76b”上鐵從蒸發(fā)到冷凝的全過程,結(jié)果表明,模擬出的數(shù)據(jù)與已知的觀測數(shù)據(jù)基本吻合,從而進(jìn)一步支持了“鐵雨”現(xiàn)象的存在。 值得一提的是,根據(jù)已知的觀測數(shù)據(jù),在“WASP-76b”大氣中,除了鐵蒸氣之外,其實(shí)還有其他金屬元素的痕跡,例如鋰、鈉、鎂、鈣、錳、鉀等,但在它們之中,鐵蒸氣是相對最多的,至于為什么會這樣,目前還不清楚具體原因,期待在未來的研究工作中,科學(xué)家能夠揭開這個謎團(tuán)。 |
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