美国芝加哥大学领导的一项研究发现，一颗名为斯默特里奥斯的遥远行星与木星和土星非常不同。

如果我们观察太阳附近的气体巨行星，我们会看到一个清晰的模式;行星质量越大，行星大气中“重”元素(氢和氦以外的任何元素)的比例就越低。

但一个国际天文学家团队发现，在银河系之外，巨大行星的大气成分并不符合太阳系的趋势。

利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)，研究人员发现了一颗被称为“Smertrios”的系外行星的大气，这颗热行星围绕着一颗类似太阳的遥远恒星运行，其大气中含有大量的重元素碳和氧，远远超过了科学家对其质量的行星的预期。

芝加哥大学天文学和天体物理学教授雅各布·宾(Jacob Bean)是这篇论文的主要作者，他说:“我们已经明确地表明，巨大的太阳系外行星的大气成分并不遵循太阳系行星中如此明显的趋势。”“巨大的太阳系外行星除了整体成分的广泛多样性外，还显示出大气成分的广泛多样性。”

研究人员说，为了寻找统计趋势，这些发现是获得大量系外行星样本的类似测量的重要第一步。它们还提供了对行星形成的深入了解。

“似乎每颗巨大的行星都是不同的，多亏了JWST，我们开始看到这些差异，”该研究的合著者、康奈尔大学教授乔纳森·卢宁(Jonathan Lunine)说。

组成的好奇心

比恩解释说，在我们的太阳系中，四颗巨大的行星在行星质量的组成上遵循着一个简单的趋势。

相比之下，围绕遥远恒星运行的行星显示出更大的整体成分多样性——但科学家不知道它们的大气成分有多多样化。也就是说，直到对Smertrios(也以其系外行星呼号HD149026b而闻名)的分析。

“在我们对行星形成的理解中，这种多样性的起源是一个基本的谜。”

教授。雅各豆

教授。雅各布•比恩教授雅各豆

卢宁说:“它的质量与土星相当，但它的大气中重元素的含量似乎是我们在土星中发现的氢和氦的27倍。”

卢宁说，这个比率被称为“金属丰度”，用于将一颗行星与其母恒星或其系统中的其他行星进行比较。(到目前为止，Smertrios是我们在这个特定的系统中发现的唯一一颗行星)。

卢宁说，另一个关键的测量是行星大气中碳氧的比例，这揭示了行星系统中原始固体的“配方”。

对于Smertrios来说，这个数字大约是0.84。这比我们太阳系的0.55还要高——每两个氧原子对应一个碳原子多一点。

综上所述，这些观测结果描绘了这样一幅图景:Smertrios最初是由一个含有大量富碳固体的旋转圆盘形成的。

虽然丰富的碳似乎有利于生命的存在，但碳氧比高实际上意味着行星或行星系统中的水更少——这是我们所知道的生命问题。

Bean和Lunine已经使用JWST观测到了另外四颗巨大的系外行星，目前正在分析数据。

天文学家还需要进行更多的观测，才能在巨行星之间，或在拥有多颗巨行星或类地行星的系统中，发现天文学家开始记录的成分多样性的模式。

比恩说:“在我们对行星形成的理解中，这种多样性的起源是一个基本的谜。”“我们希望JWST对太阳系外行星的进一步大气观测能够更好地量化这种多样性，并对可能存在的更复杂趋势产生约束。”

引文:“一颗土星质量行星的高大气金属富集。”《自然》，2023年3月27日。

资金:这项研究得到了美国宇航局和芝加哥大学的支持。

——摘自凯特·布莱克伍德在康奈尔大学发表的一篇文章。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。