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新发现：系外“热木星”的金属云会下宝石雨

一个由美国航空航天局（NASA）领导的科学家团队确定了一颗距离地球325光年的“热木星”——WASP-18b。这颗系外行星的温度之高，超出地球人的想象。

一个由美国航空航天局（NASA）领导的科学家团队确定WASP-18b是一颗距离地球325光年的“热木星”。（NASA/GSFC）

这项研究成果于周一（2月21日）发表在《自然-天文学》杂志上。根据研究，WASP-121B是一颗气体巨行星，围绕着一颗距离地球约855光年的恒星运行。更令人称奇的是，这颗炙热的行星可能不但拥有金属云，还可能会下液体宝石雨。

这颗行星于2015年首次被发现。科学家认为它是一颗类似木星的超热行星，比我们太阳系中最大的行星更热，质量和直径也更大。

随着研究的深入，研究人员越发发现WASP-121B的奇特之处。

状如足球

这颗系外行星有一个发光的水蒸气大气层，并且由于来自它所环绕的恒星的强大引力，“热木星”变成了足球的形状。

每隔30小时，WASP-121B就会完成一个轨道运行，并且就像月球对地球一样，被潮汐锁定（tidally locked）。这意味着这颗行星的白昼面（日面，向光一侧），总是面向恒星。另一边则是没完没了的黑夜，面向太空。而两边的亮度和温度差异都很大。

“WASP-121B的夜面比它的日面要暗10倍左右。”该研究报告共同作者、麻省理工学院天体物理学博士后研究员坦苏‧戴兰（Tansu Daylan）在一份声明中说，“热木星以其非常明亮的白昼面而闻名。”

科学家们还发现该星球上昼夜温差巨大。通过追踪WASP-121B上的水循环，他们发现，白天“热木星”大气层最深处的温度最低为4,040华氏度（2,227摄氏度），到了最顶层高达5,840华氏度（3,227摄氏度）;而夜间相对要“凉爽”得多，最高温度是2,780华氏度（1,527摄氏度），在大气层上部降到2,240华氏度（1,227摄氏度）。

而昼夜巨大的温差也给水循环带来不同于地球的模式。在地球上，水蒸发后，水汽凝结成云，然后释放出雨水。在WASP-121上，水的循环过程则要“疯狂”得多。

白天，这颗行星上的水分子被每小时超过11,000英里（17,703公里）的风刮到了温度稍低的夜面。在那里，这些分子再次聚集在一起形成水，然后再次被推到日面。

戴兰说：“这些风比我们的喷气流快得多，可能可以在大约20小时内将云层移过整个行星。”他之前利用美国航空航天局（NASA）的凌日系外行星调查卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite）任务数据对该行星做了研究。

金属雨和宝石雨

为了更好地了解其大气层和外星天气，天文学家动用了哈勃太空望远镜对其进行研究。

根据研究，这颗行星夜面的温度足以形成由铁和刚玉组成的金属云。刚玉是红宝石和蓝宝石中的一种矿物质。

就像水蒸气在WASP-121B上循环一样，这些金属云可能会被推到日面，在那里金属会蒸发成气体。但是在云层离开夜面之前，它们可能会释放出由液体宝石组成的雨。

该研究主要作者、德国马克斯‧普朗克天文学研究所（Max Planck Institute for Astronomy）研究小组组长托马斯‧米卡尔-埃文斯（Thomas Mikal-Evans）说：“通过这次观测，我们真正获得了一颗系外行星气象学的全球视野。”

“尽管发现了数千颗系外行星，但由于观测的挑战性，我们只能研究一小部分大气。”他说，对“热木星”的研究已经超越了以往的局限性，“而是将其作为真正的三维系统来研究”。

米卡尔-埃文斯领导了这项研究，当时他是麻省理工学院卡夫里天体物理学和空间研究所（Massachusetts Institute of Technology’s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research）的博士后。

天文学家们将在今年晚些时候使用詹姆斯‧韦伯太空望远镜（Webb Space Telescope）观测WASP-121B。