原创 天文学家在系外行星的大气层中发现了石英晶体

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詹姆斯·韦伯在系外行星的大气层中发现了石英晶体

借助詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），天文学家在一颗热气巨星的云层中发现了石英晶体。这是首次在太阳系外世界的大气中检测到二氧化硅（SiO2）。

逆行轨道上的“膨胀”世界

这一发现是在研究距离地球 310 光年的系外行星 WASP-17b 时发现的。这是一个非常不寻常的世界。WASP-17b 在绕其恒星的逆行轨道上运行，即与其母星旋转的方向相反。它的轨道距离恒星700万公里，因此系外行星的大气层被加热到1500°C的温度。

这个世界的另一个有趣的特征是它异常的“膨胀”。这颗系外行星的半径几乎是木星的两倍，质量仅为木星的0.5。平均密度仅为 0.08 g/cm3，比水的密度小 12.5 倍。

所有这些使得 WASP-17b 成为光谱研究中非常有趣的目标，使我们能够窥探其大气层。为此，研究人员聘请了 JWST。他观察了该系统 10 个小时，在波长为 5 至 12 微米的中红外区域进行了超过 1,275 次测量。通过从恒星本身的亮度中减去当行星位于恒星前方时到达望远镜的各个波长的光的亮度，天文学家计算出了被行星大气层阻挡的每个波长的光量。

石英云

在观测开始之前，天文学家假设他们能够在 WASP-17b 的大气中发现由硅酸镁或氧化铝组成的气溶胶的痕迹。但当他们绘制测量结果时，他们在 8.6 微米波长处发现了一个“峰值”，这与这些化合物不对应。解释这些观测结果的唯一模型是行星上存在由石英晶体组成的云。

与地球云层中发现的矿物颗粒不同，WASP-17b 云层中发现的石英晶体并不是从地球表面升起的。相反，它们直接从气体中产生于大气本身。使用哈勃望远镜进行的进一步观察有助于确定它们的大小。虽然这些晶体的形状可能与地球上宝石店中发现的尖六角棱柱相似，但每个晶体的大小只有约 10 纳米。

到目前为止，研究人员无法估计石英云的确切数量和范围。考虑到这颗气态巨行星总是面向恒星的同一个半球，云层很可能在行星周围循环，但当它们到达更热的白天时就会蒸发。

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