天文学家首次利用铁风观测系外行星的3D大气结构

一个国际天文学家小组使用智利的 4 台巨型望远镜绘制了系外行星 WASP-121b（也称为 Tyros）大气层的三维结构图。这一壮举标志着对完全陌生的气候系统如何运作的首次详细观察，其中铁和钛是由极端风暴携带的。研究结果发表在《自然》杂志上。

气候“科幻”的星球

泰罗斯位于南半球的船尾座，距离我们 900 光年。这颗系外行星被归类为热木星，这是一颗与木星大小相当的气态巨行星，其轨道危险地靠近其主恒星 WASP-121。它的轨道周期仅持续30小时，并且与恒星同步自转，始终以同一张脸面对着它。

该研究的主要作者、欧洲南方天文台（ESO）的研究员朱莉娅·维多利亚·赛德尔（Julia Victoria Seidel）将地球的大气行为描述为“直接来自科幻电影的东西”。她说，这一发现彻底挑战了对气候如何运作的科学理解，不仅在地球上，而且在任何已知的星球上。

三层独立风

ESO 的甚大望远镜（VLT）揭示了一个多层大气系统，其结构与太阳系中的任何行星都不同。分析发现：

• 一股强烈的急流携带着钠围绕蒂罗斯赤道旋转，延伸了行星周长的一半
• 一个独立的层，将铁从热侧移动到冷侧，创造出以前从未观察到的循环模式
• 氢风上层位于钠急流上方

当钠喷射流穿过朝阳面时，其移动速度比行星自身的自转速度还要快，剧烈地震动了高层大气。这种行为在木星、土星或太阳系的任何其他星球上都是无与伦比的。

半球之间的巨大差异

泰罗斯的轨道几何形状造成了极端的天气条件。面向恒星的一侧达到极高的温度，而另一侧仍然寒冷得多。与地球的飓风或木星的大红斑相比，这种热差为强度难以想象的风暴系统提供了燃料。

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塞德尔说：“以前从未在任何行星上观察到过这种天气。” “相比之下，即使是太阳系中最强的风暴也显得温和。”

前所未有的观察

该研究利用 4 台望远镜的综合能力，以前所未有的细节绘制了大气的三维结构图。这是天文学家第一次能够以如此深度和空间分辨率研究太阳系外行星大气层的组成和运动。

这项研究为未来研究恒星辐射、重力和旋转如何相互作用以在遥远的世界上创建天气系统铺平了道路。泰罗斯是一个天然实验室，用于在当地不存在的极端条件下测试行星大气物理模型。

这一发现进一步证明，系外行星的多样性继续让科学家们感到惊讶，挑战了仅仅基于对水星、金星、地球、火星和绕太阳运行的气态巨行星的观测的假设。