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​宇宙奇景:韦伯望远镜揭秘系外行星“金属雨”与热沙云共舞​

时间:2025-09-09 18:53:48来源:ITBEAR编辑:快讯团队

当科学家将目光投向浩瀚宇宙深处,一系列超越人类常规认知的奇景正等待被揭开。借助韦伯太空望远镜与地面高精度观测设备的协同探测,天文学家在系外行星大气中发现了金属元素参与的极端天气现象,其中最令人惊叹的当属"铁元素雨"与"热沙云"的双重奇观。

在距离地球630光年的WASP-76b行星上,科学家首次观测到金属元素参与的气候循环。这颗质量是木星两倍的巨型气态行星,因与宿主恒星的潮汐锁定效应,形成了冰火两重天的极端环境:面向恒星的昼半球温度高达2400℃,足以使铁元素汽化;而背阳的夜半球温度骤降至1500℃以下。通过光谱分析发现,铁蒸气在昼半球大气中形成后,被时速数千公里的纬向风裹挟至夜半球,在冷却过程中凝结成铁滴,最终形成持续不断的金属雨。

欧洲南方天文台2019年的观测数据显示,该行星大气中的铁元素分布呈现显著昼夜差异。在晨昏线区域,铁蒸气的吸收光谱特征出现明显偏移,这证实了铁元素从高温区向低温区的迁移过程。更令人震惊的是,这种金属雨现象完全颠覆了太阳系行星的物质分布规律——在地球等类地行星中,铁元素主要集中于固态内核,而WASP-76b的大气中却存在着活跃的金属循环系统。

韦伯望远镜在40光年外的VHS 1256 b行星上,发现了另一种形式的矿物天气。这颗年轻气态行星(形成仅1.5亿年)的大气层中,悬浮着由硅酸盐颗粒组成的云层。通过近红外光谱仪的精细探测,科学家识别出云层中存在两种粒径的硅酸盐微粒:直径小于1微米的细小颗粒形成弥漫性云雾,而直径达数微米的较大颗粒则像热沙般在高层大气中飘散。

该行星独特的动力学特征造就了这种奇观。由于质量仅为木星的20倍且处于快速演化阶段,其低重力环境使硅酸盐云能够长期悬浮在815℃的高温大气中。多普勒效应分析显示,云层中存在着时速超过500公里的强风,带动着热沙粒在行星表面形成持续数月的风暴系统。更值得关注的是,韦伯望远镜首次在系外行星大气中同时检测到水、甲烷、一氧化碳和二氧化碳的分子特征,为研究行星大气化学演化提供了关键数据。

这些突破性发现正在重塑人类对行星系统的认知。传统理论认为,重元素会随着行星冷却逐渐向核心聚集,但WASP-76b的金属雨现象表明,在特定轨道参数和热力学条件下,重元素可以长期存在于大气环境中。而VHS 1256 b的热沙云则揭示了年轻气态行星大气层的特殊演化路径——持续的矿物沉降与对流运动,可能影响行星的长期气候稳定性。

随着观测技术的进步,系外行星研究已进入分子级探测时代。韦伯望远镜搭载的中红外仪器能够捕捉0.7-28.3微米波段的光谱特征,这使得科学家可以精确分析行星大气中的化学成分与温度结构。这些发现不仅拓展了行星科学的边界,更为研究恒星-行星相互作用、大气逃逸机制等基础问题提供了全新视角。

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