韦伯太空望远镜首次揭示了外行星的大气层

    一颗距离太阳700光年的沸腾类土星行星已成为我们太阳系外探索得最好的行星。詹姆斯韦伯太空望远镜对地球大气层的测量揭示了其化学成分的前所未有的细节，甚至允许天文学家测试检测外星生命的方法。

    8月底，詹姆斯·韦伯太空望远镜（Webb或JWST）在其大气层中发现了二氧化碳，围绕处女座中的一颗恒星运行的系外行星WASP-39b成为头条新闻。这是有史以来第一次这样的检测，专家们称赞这一发现是一项重大突破。现在，不到三个月后，基于大望远镜观测的大量研究揭示了WASP-39b大气层的最细微细节，这甚至使天文学家能够对系外行星的形成历史做出结论。

    “这些早期观测预示着JWST将带来更多惊人的科学成果，”参与观测的德国马克斯普朗克天文学研究所(MPIA)所长LauraKreidberg在一份声明中说。“我们对望远镜进行了测试以测试其性能，它几乎完美无瑕——甚至比我们希望的还要好。”

    天文学家使用韦伯四台仪器中的三台来观察这颗遥远的行星：主要的NIRCam相机和两个分光镜NIRISS和NIRSpec，它们将来自被观察物体的光分解成光谱，条形码状的指纹揭示了被观察物体的化学成分行星和恒星。

    观察结果表明，WASP-39b被含有硫和硅酸盐的厚云层所笼罩。这些化学物质与母星的光相互作用，产生二氧化硫，其反应类似于在地球大气中产生臭氧的反应。

    WASP-39b是一颗气态巨行星，大小约为太阳系最大行星木星的三分之一，其轨道距离其母星仅430万英里（700万公里），比母星的距离近八倍太阳系最内层的行星水星来自太阳。

    科学家在声明中说，击打WASP-39b的绝对强度星光使该行星成为研究此类光化学反应的理想实验室。

    JWST提供的详细程度让天文学家得以窥探WASP-39b的过去，了解这个炎热灼热的世界是如何形成的。根据行星大气中碳与氧、钾与氧、硫与氢的比例，研究人员推断这颗气态巨行星一定是由几颗较小的星子碰撞形成的。此外，与厚厚的云层中的碳相比，氧的丰度要高得多，这表明WASP-39b形成时离恒星的距离比它今天的轨道要远得多。

    “像这样的数据改变了游戏规则，”加州大学圣克鲁兹分校的天文学和天体物理学教授娜塔莉亚巴塔利亚负责协调观测计划，她在声明中说。

    这些观测甚至让天文学家能够测试有朝一日可以帮助探测其他系外行星上生命的方法。该检测将依赖于对WASP-39b进行的类似大气分析，然后将结果与外行星模型进行比较。例如，如果这颗行星显示出比这些模型预测的更多的氧气，它可能是生命的迹象。

    然而，WASP-39b由于靠近其母星，因此不太可能承载地外生命，因为地球上的温度飙升至不适宜居住的1,650华氏度（900摄氏度）。

    基于JWST数据的五项新研究（1、2、3、4、5）正在接受审查或与《自然》杂志一起出版。