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地球罕見金屬“現身”系外行星大氣

科技日報 2019-05-16

  KELT-9b是迄今已知最熱的系外行星。2018年夏天,瑞士天文學家在其大氣層中發現了氣態鐵和氣態鈦的“蛛絲馬跡”。現在,這些研究人員又在其大氣中檢測到了氣化的鈉、鎂、鉻以及稀土金屬鈧和釔的痕跡。

  據物理學家組織網5月13日報道,研究人員指出,類似的系外行星可能是一個大寶庫,終有一天,他們或能在其上找到生物印記,即生命存在的跡象,以最終探究太陽系的起源和演化歷程以及生命的起源。

  “怪異”的系外行星

  自上世紀90年代中期科學家發現第一顆系外行星以來,迄今已有超過3000顆系外行星“現形”。與太陽系中的行星相比,許多系外行星的環境非常極端:熾熱的氣體巨行星距離其主恒星非常近,有的公轉周期僅為幾天。

  在我們的太陽系中不存在這樣的行星,它們的存在顛覆了有關行星如何形成以及形成原因的認知。

  KELT-9是一顆位于天鵝座、距離地球650光年遠的恒星。它的行星KELT-9b就是所謂“熱木星”的最極端例證,熱木星是指其公轉軌道極為接近其主恒星的類木行星。

  由于KELT-9b距離其主恒星很近,使得這顆行星大氣的溫度高達4000攝氏度。在這樣的高溫下,所有元素幾乎完全蒸發,分子被分解成原子,就像恒星外層出現的情況一樣。

  構成該行星大氣的原子會吸收光譜中特定顏色的光,每個原子吸收一種獨特顏色的光。這些顏色“指紋”可以用安裝在大型望遠鏡上的靈敏光譜儀測量,使天文學家能夠分辨距離地球許多光年的行星的大氣化學成分。

  研究太陽系起源的寶庫

  伯爾尼大學和日內瓦大學的一組研究人員合作使用這種技術,得到了一個有趣的發現。他們在KELT-9b熾熱的大氣中發現了鐵原子和鈦原子。

  該團隊去年夏天對KELT-9行星系統進行了第二輪觀察,目的是確認他們之前的檢測結果,同時也尋找可能存在的其他元素。他們總共調查了73個原子,其中包括一些所謂的稀土金屬。這些物質在地球上不太常見,但可用于制造先進的材料和設備。

  該研究第一作者、伯爾尼大學的延斯?霍伊梅克說:“我們認為,這顆行星的光譜是一個很好的寶庫,在那里可以探測到還未曾在其他系外行星的大氣層中探測到的許多元素。”

  經過仔細分析,研究人員在這顆行星的光譜中發現了氣化的鈉、鎂、鉻和稀土金屬鈧和釔的強烈信號,后三者以前從未在系外行星大氣層中被確鑿地探測到。此外,研究人員還進一步對這些數據進行了分析,估計這些原子在行星大氣的什么高度被吸收。更重要的是,研究人員還對大氣中高強度的全球風模式進行了深入了解,這些風將物質從一個半球吹向另一個半球。

  霍伊梅克解釋說:“通過進一步的觀察,未來我們可能會在這顆行星的大氣層中發現更多元素,也可能在其他類似行星上發現更多元素。”

  伯爾尼大學教授凱文?亨格補充道:“我們有望借助今天所采用的相同技術,在系外行星上找到所謂的生物印記——即生命存在的跡象,最終,我們希望利用這些研究來探究太陽系的起源和演化歷程以及生命的起源。”

責任編輯:王超

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