NASA韋伯望遠鏡對神秘行星GJ 1214 b進行了最細致的觀察

美國宇航局的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡已經觀察到了我們太陽系之外的一顆遙遠的行星--而且與太陽系中的任何東西都不同--揭示出這可能是一個具有蒸汽大氣的高度反射的世界。這是迄今為止對這個神秘世界最接近的觀察，它是一顆"小海王星"，在以前的觀察中基本上是無法看到的。

雖然這顆被稱為GJ 1214 b的行星太熱了，不可能有液態水的海洋，但是汽化的水仍然可能是其大氣的主要部分。

馬里蘭大學的研究人員、發表在《自然》雜志上的一篇新論文的主要作者Eliza Kempton說："這顆行星完全被某種陰霾或云層所籠罩。在這次觀測之前，大氣層只是對我們完全隱藏起來。"她指出，如果確實富含水，該行星可能是一個水世界，在其形成時有大量的水和冰的物質。"

為了穿透這么厚的屏障，研究小組冒險采用了一種新穎的方法： 除了進行標準的觀測--捕捉經過行星大氣層過濾的宿主恒星的光線--他們還跟蹤了GJ 1214 b的幾乎整個圍繞恒星的軌道。

這次觀測展示了韋伯的中紅外儀器(MIRI)的威力，它可以觀察到人眼所能看到的電磁波譜部分以外的光的波長。利用MIRI，研究小組能夠創建一種行星繞著恒星運行時的"熱圖"。熱圖顯示了--就在該行星的軌道把它帶到恒星后面之前，以及當它在另一邊出現的時候--它的白天和黑夜的一面，揭示了大氣層組成的細節。

坎普頓說："獲得完整軌道的能力對于了解行星如何將熱量從白天分配到夜晚真的很關鍵。白天和黑夜之間有很大的反差。夜晚的一面比白天的一面更冷。事實上，溫度從535華氏度轉變為326華氏度(從279攝氏度轉變為165攝氏度)。

如此大的轉變只有在由較重的分子組成的大氣中才有可能，如水或甲烷，這些分子在被MIRI觀測時顯得很相似。坎普頓說，這意味著GJ 1214 b的大氣層主要不是由較輕的氫分子組成的，這可能是該行星的歷史和形成的一個重要線索--也許是其水的開始。

她說："這不是原始的大氣層，"。"它并不反映它周圍形成的主星的成分。相反，它要么失去了大量的氫，如果它一開始就有一個富含氫的大氣層，要么它一開始就由較重的元素形成--更多的冰，富含水的材料。"

坎普頓指出，雖然按照人類的標準，這顆行星很熱，但它比預期的要冷得多。這是因為它異常閃亮的大氣層，讓研究人員感到驚訝，它反射了來自其母星的很大一部分光線，而不是吸收它并變得更熱。

新的觀測結果可能為更深入地了解一個籠罩在不確定性中的行星類型打開大門。迷你海王星--或論文中所說的亞海王星--是銀河系中最常見的行星類型，但對我們來說卻很神秘，因為它們不在我們的太陽系中出現。迄今為止的測量結果顯示，它們與我們自己的海王星的縮小版大體相似。除此之外，我們知之甚少。

"在過去的近十年里，我們真正知道的關于這顆行星的唯一事情是大氣層是多云的或朦朧的，"系外行星研究員Rob Zellem說，他與共同作者和系外行星研究員Tiffany Kataria在位于南加州的美國宇航局噴氣推進實驗室工作。"這篇論文對額外的詳細氣候解釋有非常酷的影響--看看這個星球的大氣層內發生的詳細物理學。"

新的工作表明，這顆行星可能是在離其恒星較遠的地方形成的，這是一種被稱為紅矮星的類型，然后逐漸向內旋轉到現在的緊密軌道上。該行星的一年--圍繞恒星的一個軌道--只需要1.6個地球日。

坎普頓說："最簡單的解釋是，如果你發現一顆水非常豐富的行星，它就會在離主星較遠的地方形成。

天文學家將需要進一步的觀察來確定GJ 1214 b的更多細節，以及其他小海王星類行星的形成歷史。雖然這顆行星的大氣層可能是水狀的，但也有可能存在大量的甲烷成分。要對小海王星如何形成得出更廣泛的結論，需要對它們進行更深入的觀察。