科學家在地球上模擬製造熱木星大氣層!還意外發現水蒸氣的存在!

2021-01-08 遨遊世界科學

最新消息,來自的美國宇航局的噴氣推進實驗室研究人員正在地球上模擬製造熱木星大氣!

熱木星是一種氣態巨行星,它一般是指其公轉軌道極為接近其宿主恆星的類木行星,這類行星在其他的星系可以找到。它們的大小可以比木星大,而軌道可比水星到太陽的距離更近,可達0.05天文單位。

在這項新的研究中,噴氣推進實驗室的科學家使用高溫「烤箱」將氫和一氧化碳的混合物加熱到超過2000華氏度(1100攝氏度),大約是熔巖的溫度。其目的是模擬一種特殊的系外行星(太陽系外的行星)的大氣層中可能存在的條件,這種行星就被稱為「熱木星」。

而在包括「熱木星」的系外行星的研究中,水一直是一個熱門的話題,「熱木星」們與木星相比,其質量相似,但距離恆星更近。它們的溫度高達2000華氏度(1100攝氏度),這意味著這種行星上的水都是水蒸氣的形式。

其實科學家已經找到了大量大氣中含水的熱木星,但其他熱木星絲毫沒有水存在的跡象。

在噴氣推進實驗室的實驗室,噴氣推進實驗室的科學家們用一種特殊的「烤箱」加熱氫氣與一氧化碳的混合物,這種烤箱密封性極強,完全可以不用擔心洩露,科學家將烤箱置於氫氣放電燈產生的紫外線輻射下,以此來模擬熱木星的大氣環境。據了解,這種密封環境可以使模擬溫度達到1600攝氏度。

研究小組表示,該實驗開始是由氫氣和0.3%一氧化碳組成的簡單化學混合物混合反應直至加熱到1000度以上。因為這些分子是早期太陽系的常客,它們對於模擬外星大氣層具有非常關鍵的作用。

更關鍵的是,這項研究還給科學家帶來了另一個驚喜發現:化學反應產生了大量的二氧化碳和水!

其實科學家們早前已經利用哈勃太空望遠鏡觀測19顆熱木星時已經發現其中10顆包含大氣水蒸氣,其他的9顆則沒有。隨後這些信息被引用到了十多個研究中。由於每個研究是被分開實行的,對數據的分析和理解都不同。對於這些行星還沒有一個廣泛適用的分析。雖然在炎熱的木星大氣中發現了水蒸氣,但科學家們大多預計,只有當氧氣多於碳時,這種珍貴的分子才會形成。新的研究表明,當碳和氧的含量相等時,水就會形成。當一些二氧化碳在沒有加入紫外線輻射的情況下形成時,化學反應隨著模擬星光的加入而加速。

科學家稱,當然,對於科學家說,這項工作才剛剛開始,不過這些新發現對於解釋我們在木星大氣層中所看到的情況非常有用。2021年,NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等新一代工具將發射,屆時科學家們可以對熱木星進行更詳細更準確的觀測!

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