一年只有三十小时 这里会降下红蓝宝石雨(图)


(图片来源:Olena/stock.adobe.com)

如果有一天,人类收到来自另一个世界的天气预报,内容写着:“今晚将有液态金属降雨,风速每小时超过1万8千公里,局部地区可能出现蓝宝石与红宝石降落现象。”大多数人或许会以为那是科幻小说的情节,但是在距离地球858光年的宇宙中,确实存在一颗如此疯狂的行星。

它的名字是WASP-121b,如今正式名称为“泰洛斯”,这颗被归类为“超热木星”的巨大气态行星,是目前已知最极端的系外世界之一。近年来,随着詹姆斯韦伯太空望远镜与其他大型天文设备持续观测,这颗遥远星球的真实面貌正逐渐被揭晓,而它所展现出的自然现象,远远超出人们对天气的想像。

一年只有三十小时的世界

泰洛斯围绕着恒星WASP-121运行,由于它与母恒星的距离很近,完成一圈公转只需要约1.27天,也就是大约30.5小时。在这个世界里,一年的长度甚至不到地球上的两天。如此接近恒星,也让它长期承受难以想像的高温炙烤。

科学家估计,部分大气层温度可达摄氏2500度以上,这样的温度足以融化大多数已知物质,甚至让金属直接蒸发成气体。更惊人的是,这颗行星距离恒星近到几乎陷入危险的边界。如果再靠近一些,母恒星强大的引力可能将整颗行星撕裂。

在引力长期拉扯之下,泰洛斯已经不再是标准球体,而被拉伸成类似橄榄球的形状,成为一颗被恒星力量扭曲的巨型世界

永恒白昼与永恒黑夜

泰洛斯还有另一个特殊现象,它与恒星之间形成潮汐锁定,这意味着其中一个半球永远面向恒星,另一个半球则永远沉浸在黑暗之中。在朝向恒星的一侧,炽热的光芒不停照射着大气,那里没有日出与日落,只有永不终止的白昼,而另一侧则是漫长的黑夜。

这种极端环境造就了行星上剧烈的温差,也催生出宇宙中最狂暴的风暴之一。根据观测,强劲气流不断把高温从白昼区域输送至黑夜区域,形成横跨半颗行星的巨大喷射气流。部分风速可达每小时1万8千公里,远远超过地球上任何已知的飓风。

若站在这颗星球的大气之中,人类所熟悉的天气概念几乎完全失去意义。

蓝宝石与红宝石的天空

近年研究显示,泰洛斯的大气成分极为复杂,其中不仅存在水蒸气、一氧化碳,还发现铁、铬、钒、钙、镁、镍等多种元素。在极端高温环境下,这些物质以气态形式漂浮于大气之中,而在较冷的区域,它们可能重新凝结。

过去研究指出,铁元素有可能在黑夜面形成降雨,在这颗行星上,天空降下的并非雨水,而是液态金属。更令人惊奇的是,部分研究认为,大气中可能形成含有氧化铝的矿物结晶。在地球上,氧化铝结晶是红宝石与蓝宝石的重要成分。因此天文学家推测,在适当条件下,泰洛斯的大气里或许会出现类似红宝石与蓝宝石的矿物雨。

如果这样的景象真的发生,那将是一场人类从未见过的天空奇观,宝石从云层降落,而脚下的大地则被液态金属风暴笼罩。

晨昏线上的两个世界

近期利用詹姆斯韦伯太空望远镜进行的观测,又揭开了新的景象。研究人员分析行星凌日时穿越大气的星光,得以比较晨昏交界区域不同位置的大气环境。结果发现,行星的傍晚区域比清晨区域更加炎热。这种差异被认为与巨大的气流系统有关,高温物质从永昼面被不断输送至其他区域,使不同地带形成截然不同的气候。

在较热的一侧,高层大气中的水分子可能被高温分解。而在较冷的一侧,可能漂浮着由矽酸盐矿物形成的云层。那些云朵并非由水滴组成,而是更接近由岩石与矿物微粒构成的天空。对地球居民而言,这样的气象景观如同异世界。

一颗正在流失的大气行星

除了剧烈风暴之外,泰洛斯正面临另一场长期变化。观测显示,来自母恒星的强烈紫外线持续轰击行星大气,使部分气体不断逃逸至太空。研究人员已在其大气中侦测到镁、铁等元素向外流失的迹象,观察到超出行星重力束缚范围的大气流,这颗星球正一点一滴失去自己的外层气体。而在其大气深处,还存在着由氢、钠与铁构成的多层结构,以及跨越赤道的超高速喷射气流,持续搬运着来自不同区域的物质与热量。

本篇部分内容来自《自然天文学》发表之研究结果。

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