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测一测超级地球上都有哪些气体
【2016-02-19 11:05:16】 【来源:】 【字体: 】 【颜色: 绿

摘要:

  

距离地球40光年的天蟹座55 e,大气主要由氢和氦构成,不含水蒸气,却可能含有一定的氰化氢。这是天文学家首次测出了一颗超级地球的大气成分。图片来源:ESA/Hubble, M. Kornmesser


  天文学家第一次在一类被称为超级地球的太阳系外行星上分析出了大气成分。借助哈勃空间望远镜采集的数据和全新的分析技术,天文学家发现太阳系外行星巨蟹座55 e拥有一个干燥的大气层,没有任何水蒸气存在的迹象。发表在《天体物理期刊》(Astrophysical Journal)上的这一结果表明,那颗超级地球的大气层主要由氢和氦构成。

  由英国伦敦大学学院的科学家领导的一个国际科研团队,对邻近的太阳系外行星巨蟹座55 e进行了观测。这是一颗质量相当于地球8倍的超级地球,绕着名为巨蟹座55的恒星旋转,距离地球大约40光年。

  借助哈勃空间望远镜上第三代广域照相机所作的观测,这些科学家能够分析这颗太阳系外行星的大气。这是他们首次在一颗超级地球的大气层中检测出气体成分。分析结果使得该团队能够细致地检验巨蟹座55 e的大气,揭示出其中的氢和氦,但没有水蒸气。只有使用新开发的处理技术,才有可能得到这些结果。

  英国伦敦大学学院的博士研究生安杰洛斯·席亚瑞斯(Angelos Tsiaras)解释说,“这个结果非常激动人心,因为这是第一次我们有能力获得光谱指纹,来显示一颗超级地球的大气层中存在哪些气体。”他和同事因戈·瓦尔德曼(Ingo Waldmann)、马尔科·罗凯托(Marco Rocchetto)一起开发了这种分析技术。席亚瑞斯还说,“对天蟹座55 e的观测表明,这颗行星设法从最初形成它的星云中汲取了大量的氢和氦。”

  天蟹座55 e这样的超级地球,被认为是银河系中最普遍存在的一类行星。之所以获得“超级地球”这样一个名称,是因为它们的质量比地球要大,与太阳系里的气态巨行星相比却又小得多。哈勃望远镜上的第三代广域照相机已经观测过另外两颗超级地球的大气,但此前的研究都没能获得光谱特征。

  然而,天蟹座55 e是一颗不同寻常的超级地球,因为它环绕母星旋转的轨道非常之近。这颗太阳系外行星上的一年只有18个小时,表面温度据信可达2000℃。由于这颗太阳系外行星在这么近的距离上环绕它相对明亮的母星旋转,该团队才能够利用新的分析技术,在这颗行星从母星前方经过时,提取出有关这颗行星的信息。

  同样来自英国伦敦大学学院的乔凡娜·提内蒂(Giovanna Tinetti)说,“这个结果让我们首次一窥超级地球的大气层。现在,我们有了线索能够了解这颗行星的现状、形成及演化,这对天蟹座55 e和其他超级地球都意义重大。”

  有趣的是,数据还暗示这颗行星的大气中存在氰化氢,这是富碳大气层的标志之一。

  比利时荷兰语天主教鲁汶大学的奥莉维娅·文托(Olivia Venot)说,“氰化氢的这一含量可能暗示,大气层中的碳氧比非常高。”文托开发出了天蟹座55 e的大气化学模型,用来支持对这一观测的分析。

  英国伦敦大学学院的乔纳森·丁尼生(Jonathan Tennyson)总结说,“如果未来几年内,下一代红外望远镜能够证实氰化氢和其他分子的存在,那就可以支持这样一种理论——这颗行星确实富含碳元素,是一个非常奇特的地方。不过,氰化氢是剧毒物,所以我可不愿意生活在这样一颗行星上。”


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