天文学家利用詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）在距离地球近700光年的系外行星WASP-94A b上，发现了一种独特的每日天气周期：每个早晨，由岩石矿物组成的云层会覆盖行星的晨侧，而到了傍晚，这些云便消失无踪。这一观测结果于5月27日由约翰霍普金斯大学领衔的研究团队公布，相关论文已发表在《天体物理学杂志通讯》（Astrophysical Journal Letters）上。
WASP-94A b是一颗典型的“热木星”——质量与木星相近但轨道极其靠近恒星的气态巨行星。公转周期仅有约2.2个地球日，导致其被潮汐锁定，始终以同一面朝向恒星。理论模型早就预测这种极端环境下会形成硅酸盐云，但直接观测到云量的日变化尚属首次。
晨昏两侧云量迥异
研究团队利用JWST在行星凌星（transit）期间进行光谱分析，专门观测行星经过恒星前方时，其前导边缘（晨侧）与后随边缘（昏侧）穿过恒星光线时的透射光谱差异。前导边缘代表行星的“早晨”一侧，大气环流将较冷夜侧的气体携带至炙热的昼侧；而后随边缘则对应“傍晚”，气流从昼侧回到夜侧。
数据显示，晨侧富含由硅酸镁（magnesium silicate）构成的云层——这种矿物在地球的岩石中普遍存在。相反，傍晚一侧的天空几乎完全无云。“这是一个巨大的惊喜，”研究共同负责人、约翰霍普金斯大学地球与行星科学杰出教授David Sing说，“人们预料到会有温差，但没想到云量的差异会如此极端。”
云为何消失？两种可能
对于晨侧到昏侧云量的急剧减少，研究人员提出了两种机制。第一种：行星昼侧温度超过1000摄氏度，强烈的环流风可能将这些矿物云拖入大气层深处，使其在光学上不可见。第二种：云本身在高温下蒸发，类似地球上晨雾被阳光驱散，但规模和温度远为剧烈。
David Sing补充道：“我研究系外行星已经20年，普遍的云层一直是我们的绊脚石。热木星上经常布满云，就像透过起雾的窗户看行星。现在我们不仅看清了全貌，还能确定云是什么物质组成，以及它们在环绕行星运动过程中如何冷凝和蒸发。”
这一发现为弄清热木星大气成分和动力过程提供了前所未有的视角。由于晨昏两侧清晰度差异巨大，研究者得以剥离云层干扰，获取更接近行星真实化学丰度的光谱数据，发现WASP-94A b的大气成分比先前认为的更接近木星。未来，JWST继续观测该类行星的夜晚一侧，将有助于验证云层消散的主导机制。
本文参考来源：Science Daily
微信扫描下方的二维码阅读本文
