詹姆斯·韋伯在系外行星的大氣層中發現了石英晶體

借助詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST），天文學家在一顆熱氣巨星的雲層中發現了石英晶體。這是首次在太陽系外世界的大氣中檢測到二氧化硅（SiO2）。

逆行軌道上的“膨脹”世界

這一發現是在研究距離地球 310 光年的系外行星 WASP-17b時發現的。這是一個非常不尋常的世界。WASP-17b 在繞其恒星的逆行軌道上運行，即與其母星旋轉的方向相反。它的軌道距離恒星700萬公裏，因此系外行星的大氣層被加熱到1500°C的溫度。

這個世界的另一個有趣的特征是它異常的“膨脹”。這顆系外行星的半徑幾乎是木星的兩倍，質量僅爲木星的0.5。平均密度僅爲 0.08 g/cm3，比水的密度小 12.5 倍。

所有這些使得 WASP-17b 成爲光譜研究中非常有趣的目標，使我們能夠窺探其大氣層。爲此，研究人員聘請了 JWST。他觀察了該系統 10 個小時，在波長爲 5 至 12 微米的中紅外區域進行了超過 1,275 次測量。通過從恒星本身的亮度中減去當行星位于恒星前方時到達望遠鏡的各個波長的光的亮度，天文學家計算出了被行星大氣層阻擋的每個波長的光量。

石英雲

在觀測開始之前，天文學家假設他們能夠在 WASP-17b 的大氣中發現由硅酸鎂或氧化鋁組成的氣溶膠的痕迹。但當他們繪制測量結果時，他們在 8.6 微米波長處發現了一個“峰值”，這與這些化合物不對應。解釋這些觀測結果的唯一模型是行星上存在由石英晶體組成的雲。

與地球雲層中發現的礦物顆粒不同，WASP-17b 雲層中發現的石英晶體並不是從地球表面升起的。相反，它們直接從氣體中産生于大氣本身。使用哈勃望遠鏡進行的進一步觀察有助于確定它們的大小。雖然這些晶體的形狀可能與地球上寶石店中發現的尖六角棱柱相似，但每個晶體的大小只有約 10 納米。

到目前爲止，研究人員無法估計石英雲的確切數量和範圍。考慮到這顆氣態巨行星總是面向恒星的同一個半球，雲層很可能在行星周圍循環，但當它們到達更熱的白天時就會蒸發。