天文學家首次利用鐵風觀測系外行星的3D大氣結構

一個國際天文學家小組使用智利的 4 台巨型望遠鏡繪製了系外行星 WASP-121b（也稱為 Tyros）大氣層的三維結構圖。這項壯舉標誌著對完全陌生的氣候系統如何運作的首次詳細觀察，其中鐵和鈦是由極端風暴攜帶的。研究結果發表在《自然》期刊。

氣候「科幻」的星球

泰羅斯位於南半球的船尾座，距離我們 900 光年。這顆系外行星被歸類為熱木星，這是一顆與木星大小相當的氣態巨行星，其軌道危險地靠近其主恆星 WASP-121。它的軌道周期僅持續30小時，並且與恆星同步自轉，始終以同一張臉面對它。

該研究的主要作者、歐洲南方天文台（ESO）的研究員朱莉婭·維多利亞·賽德爾（Julia Victoria Seidel）將地球的大氣行為描述為「直接來自科幻電影的東西」。她說，這項發現徹底挑戰了對氣候如何運作的科學理解，不僅在地球上，而且在任何已知的星球上。

三層獨立風

ESO 的甚大望遠鏡（VLT）揭示了一個多層大氣系統，其結構與太陽系中的任何行星都不同。分析發現：

• 一股強烈的急流攜帶著鈉圍繞著蒂羅斯赤道旋轉，延伸了行星周長的一半
• 一個獨立的層，將鐵從熱側移動到冷側，創造出以前從未觀察到的循環模式
• 氫風上層位於鈉急流上方

當鈉噴射流穿過朝陽面時，其移動速度比行星本身的自轉速度還要快，劇烈地震動了高層大氣。這種行為在木星、土星或太陽系的任何其他星球上都是無與倫比的。

半球之間的巨大差異

泰羅斯的軌道幾何形狀造成了極端的天氣條件。面向恆星的一側達到極高的溫度，而另一側仍然寒冷得多。與地球的颶風或木星的大紅斑相比，這種熱差為強度難以想像的風暴系統提供了燃料。

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塞德爾說：“以前從未在任何行星上觀察到過這種天氣。” “相比之下，即使是太陽系中最強的風暴也顯得溫和。”

前所未有的觀察

該研究利用 4 台望遠鏡的綜合能力，以前所未有的細節繪製了大氣的三維結構圖。這是天文學家第一次能夠以如此深度和空間分辨率研究太陽系外行星大氣層的組成和運動。

這項研究為未來研究恆星輻射、重力和旋轉如何相互作用以在遙遠的世界上創建天氣系統鋪平了道路。泰羅斯是一個天然實驗室，用於在當地不存在的極端條件下測試行星大氣物理模型。

這項發現進一步證明，系外行星的多樣性繼續讓科學家們感到驚訝，挑戰了僅基於對水星、金星、地球、火星和繞太陽的氣態巨行星的觀測的假設。