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天文学家确定一颗系外行星大气性质行星普遍有云

2014.1.06

合成的系外行星GJ 1214b上的景观图。

　　科技日报讯 “超级地球”GJ 1214b是人们研究最多的附近系外行星之一，体积只比地球稍大一点，也是迄今为止发现的最小、最像地球的系外世界。据《自然》杂志网站近日报道，研究人员最近发现，这颗行星也像地球一样，包裹着一层厚厚的飘着云的大气层。同时另一研究还发现一颗更大的、海王星大小的系外行星也有云的迹象。这两项发现表明，许多系外行星可能都笼罩着云层。相关论文发表在最近的《自然》杂志上。

　　“一直以来我们认为在某些行星上一定有云，现在的一系列研究结果证明，行星上有云确实非常普遍”，第二项研究论文的第一作者、加州理工大学行星天文学家希瑟·科纳森说。

　　这两颗行星都是迄今发现的离太阳系最近的行星。超级地球GJ 1214b距离地球约42光年，绕一颗红矮星公转，公转周期仅38小时。当该行星通过其主恒星表面时，恒星发出的某些光线会被行星大气层过滤，藉此可以分析出它的成分。

　　2010年时，科学家曾报道他们通过主恒星光谱分析，并未发现GJ 1214b有大气层的特征。研究人员推测，可能是当时它的云层正挡住了其背后恒星发出的光;也可能是该行星大气绝大部分是由重分子如水分子，而不是氢分子构成，这样恒星重力就会吸引大气，使其大气薄而致密，这种薄大气层会使特征光谱范围缩小到可探测的范围以下。当时，研究人员还无法区分GJ 1214b的云究竟是哪种情况。

　　利用哈勃太空望远镜的观察，芝加哥大学劳拉·克雷德伯格领导的研究小组分析了GJ 1214b共15次掠过恒星表面时其周围过滤的近红外光，充分的数据表明它有一个富含水分的大气层，由此推断它一定是被云层包围着。克雷德伯格说，大气层可能仍是绝大部分由水蒸气构成。“我们发现那一定是云。”

　　由于系外行星大气的温度和压力不同，那些云可能不像地球上的云。它们可能由类似硫化锌或氯化钾似的物质构成，这两种化合物凝结成微小的水滴，在那种条件下形成了云。“这是我们第一次勾画出系外行星大气的特征，该行星比海王星要小。”克雷德伯格说。

　　类似的云也笼罩着另一个更大的、海王星大小的系外行星，名为GJ 436b。距地球约33光年。加州理工大学行星天文学家希瑟·科纳森和同事研究了这颗行星，它也是这种体积的系外行星中的典型。他们也用哈勃望远镜观察了该行星“凌日”时的光线变化。

　　同样，该恒星光谱并未显示出有大气层的特征，因此它要么是一个云层大气，要么是一种被重力吸下来的水或甲烷之类的重分子大气。

　　海王星绝大部分由氢和氦构成，所以一颗海王星大小的天体却有着重分子大气，这与预期不符，科纳森说：“我们认为，这是一颗系外‘海王星’，但如果它没有很多氢气，我们就不得不费力思考，怎样才能形成这样的行星。”

大气行星地球

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