难以置信,这颗星球上的雨,居然是炽热的铁水!

魅力科学君 2024-12-06 17:15:42

在双鱼座方向,距离我们大约640光年的位置上,有一颗令人难以置信的行星,它刷新了我们对雨这个概念的认知,因为这颗星球上的雨,居然是炽热的铁水!这具体是怎么回事呢?下面我们就来了解一下。

这颗星球被称为“WASP-76b”,是一颗“热木星”,顾名思义,“热木星”就是指那些与太阳系中的木星类似,但温度却比木星高得多的气态巨行星,也正因为如此,尽管“WASP-76b”的质量比木星还小一点(约为木星的0.92倍),但它的体积却因为受热膨胀而变得比木星还要大(半径约为木星的1.8倍)。

“热木星”的温度之所以很高,其实是因为它们与主恒星的距离非常近。观测数据表明,“WASP-76b”的主恒星是一颗名为“WASP-76”的F型主序星,这颗恒星比太阳更大,其质量约为太阳的1.5倍,半径约为太阳的1.7倍,表面温度大约6000℃,比太阳表面温度还要高出大约500℃,而“WASP-76b”与它的平均距离却只有400多万公里,还不到水星与太阳平均距离的10分之1。

如此近的距离,使得“WASP-76b”早已被潮汐锁定,也就是说,这颗星球的一面永远朝向它的主恒星,而它的另一面则始终背对主恒星,为方便描述,我们可以将前者称为“昼半球”,后者称为“夜半球”。

“WASP-76b”的昼半球一直被主恒星炙烤,温度非常高,根据科学家的估算,其平均温度在2400℃以上,相对来讲,其夜半球的温度就要低很多,但由于大气流动会将昼半球的热量传递过来,因此这一面的平均温度也有大约1300℃,也就是说,两者之间的温度差大约有1100℃。

科学家认为,正是这样的温度差,使得“WASP-76b”上存在着由炽热的铁水形成的雨,其过程可以简单地描述为,昼半球的高温足以将像铁这样的金属蒸发,于是这一面的大气中就可以存在大量的铁蒸气,而当这些铁蒸气被大气流动带到夜半球时,它们就会凝结成炽热的铁水,并最终化为雨滴,从天空中倾泻而下。

需要指出的是,这并不是信口开河,而是科学家根据观测数据再结合相关的理论给出的观点。

简单来讲,当“WASP-76b”围绕其主恒星运行时,它时不时地就会从地球的视角经过主恒星的“前方”,在这个时候,主恒星发出的光就会穿过它的大气层并到达地球,由于行星大气中的分子和原子会吸收某些特定波长的光,因此通过分析这些经过行星大气“过滤”后的光谱,科学家可以探测到其中的化学成分。

在对“WASP-76b”的观测中,科学家使用了位于智利的欧洲南方天文台超大望远镜(VLT),通过其捕捉到的光谱,科学家明确检测到了铁蒸气的特征吸收线,这一发现表明,这颗星球的大气中含有大量铁蒸气。

在进一步的研究中,科学家分析了铁蒸气在“WASP-76b”大气中的分布情况,随后发现,铁蒸气的吸收信号仅出现在其昼半球,而在夜半球却完全消失了,这一现象引起了科学家的兴趣,并对其进行更深入研究。在持续的光谱观测中,科学家又注意到一个显著的特征:在这颗行星的晨昏线(即昼半球和夜半球交界线)附近区域,存在着铁蒸气大量凝聚的现象。

所以科学家推测,“WASP-76b”大气中的铁蒸气来自其昼半球被高温蒸发的铁,当它们随着行星大气流动被输送到相对较冷的夜半球时,温度的骤降导致铁蒸气重新冷凝成液态的铁水,随后以“铁雨”的形式降落。

在此之后,科学家利用行星大气模型进行了理论建模,模拟了“WASP-76b”上铁从蒸发到冷凝的全过程,结果表明,模拟出的数据与已知的观测数据基本吻合,从而进一步支持了“铁雨”现象的存在。

值得一提的是,根据已知的观测数据,在“WASP-76b”大气中,除了铁蒸气之外,其实还有其他金属元素的痕迹,例如锂、钠、镁、钙、锰、钾等,但在它们之中,铁蒸气是相对最多的,至于为什么会这样,目前还不清楚具体原因,期待在未来的研究工作中,科学家能够揭开这个谜团。

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