韦伯望远镜在遥远行星上意外发现二氧化硫雾气的存在

在气态系外行星GJ 3470 b上发现的充满硫磺的大气层（如图所示，围绕其位于巨蟹座的恒星运行）可以帮助研究人员弄清它（以及类似行星）是如何形成的。图片来源：威斯康星大学麦迪逊分校

天文学家是在2012年发现这颗名为GJ 3470 b的行星的，当时这颗行星的影子穿过了它所环绕的恒星。GJ 3470 b 位于巨蟹座，大小约为海王星的一半，质量是地球的 10 倍。在这期间的几年里，研究人员利用哈勃和斯皮策太空望远镜收集了关于这颗行星的数据，并在最近利用詹姆斯-韦伯太空望远镜进行的一对观测中达到了顶峰。

太阳系外的行星（系外行星）如 GJ 3470 b是研究人员想知道行星是如何产生的有趣课题。理想情况下，天文学家会捕捉到恒星发出的光线，这些光线会穿过行星大气层的边缘。这样，他们就可以对光的成分或光谱进行测量，读出大气层中有趣的分子所特有的尖峰和凹点。

托马斯-比蒂是威斯康星大学麦迪逊分校天文学助理教授。资料来源：威斯康星大学麦迪逊分校

二氧化硫罕见的发现

威斯康星大学麦迪逊分校天文学教授托马斯-比蒂说："问题是，每个人在观察这些行星时，通常都会看到平直的线条。但是当我们观察这颗行星时，我们真的没有看到一条平线。"

他们看到了水、二氧化碳、甲烷和二氧化硫的证据，比蒂今天在麦迪逊举行的美国天文学会第 244 次会议上介绍了这些发现，他不久将与来自亚利桑那州立大学、亚利桑那大学、美国国家航空航天局艾姆斯研究中心和其他组织的合著者一起在《天体物理学期刊通讯》上发表这些发现。

GJ 3470 b是最轻、最冷（平均温度仅为325摄氏度，即华氏600多度）、含有二氧化硫的系外行星。当来自附近恒星的辐射将硫化氢的成分炸得四分五裂时，硫化氢就会开始寻找新的分子伙伴。

比蒂说："我们没想到会在这么小的行星上看到二氧化硫，在我们意想不到的地方看到这种新分子令人兴奋，因为它为我们提供了一种新的方法来弄清这些行星是如何形成的，小行星尤其有趣，因为它们的组成确实取决于行星形成过程的发生方式。"比蒂在加入华大麦迪逊分校教师队伍之前曾担任詹姆斯-韦伯太空望远镜的仪器科学家。

行星形成过程

了解这一过程是比蒂研究的重点之一。这就有点像偷窥面包师傅，只在他们开始工作的时候偷窥，快到吃甜点的时候再偷窥。

他说："在我们的桌子上，摆放着制作蛋糕的所有原料，以及蛋糕成品。现在，我们能否通过测量蛋糕中的成分，找出配方，即把原材料变成最终产品的步骤呢？"像比蒂这样的天文学家希望他们能够做到这一点：通过观察系外行星中的成分，找出行星形成的秘诀。在像GJ 3470 b这样小的行星中发现二氧化硫，让我们在行星形成成分表上又多了一项重要内容。

独特的轨道和迁徙历史

在GJ 3470 b的情况中，还有其他一些有趣的特征，可能有助于完善这一配方。这颗行星围绕恒星运行的轨道几乎越过了恒星的两极，也就是说，它的运行轨迹与系统中行星的预期运行轨迹成 90 度角。它离恒星的距离也出奇地近，近到恒星发出的光将 GJ 3470 b 的大量大气层吹向太空。这颗行星自形成以来可能已经失去了大约40%的质量。

这个近在咫尺的偏离轨道表明，GJ 3470 b 曾经在其星系中的某个地方，在某个时刻，这颗行星与另一颗行星的引力纠缠在一起，被拉入了一条新的轨道，最终在另一个邻近地区安家落户。

比蒂说："导致这种极地轨道的迁移历史以及所有这些质量的损失--这些都是我们通常不了解的其他系外行星目标，这些是创造这颗特殊行星的配方中的重要步骤，可以帮助我们了解像它这样的行星是如何形成的。"

通过对这颗行星大气中残留成分的进一步分析，以及华大麦迪逊分校威斯康星起源研究中心那些专门研究原行星盘和迁移动力学的同事们的帮助，GJ 3470 b 可能会帮助比蒂和其他人理解像它这样的行星是如何变得如此诱人的--至少从天文学家的角度来看是如此。

这项研究得到了美国国家航空航天局（NASA）的资助。

编译来源：ScitechDaily