这颗巨大的系外行星拥有发光的大气层

想象一下木星，一颗气态巨行星。现在将它膨胀到原来的五倍大。再放一颗太阳，距离木星足够近，可以将行星大气表面的温度加热到 4,600 华氏度。

WASP-121b 又名“热木星”。它是一颗系外行星，位于太阳系之外，距离地球 900 光年，与我们的母星有一个令人惊讶的共同特征：平流层。

在本周《自然》杂志发表的一项研究中，研究人员利用哈勃太空望远镜对 WASP-121b 的平流层进行了可视化，这是一个外层大气，此前从未在太阳系外的行星上得到令人信服的展示。为了让您了解它的位置，您很有可能已经访问过平流层：当您乘坐飞机时。在地球上，平流层位于对流层（我们居住的地方）上方和大气层最外层下方。平流层的决定性特征是向外移动时温度会升高。

“有理论理由可以预期这种情况会发生在系外行星的大气层中，”这项研究的第一作者、埃克塞特大学研究员托马斯·埃文斯 (Thomas Evans) 表示。“但这些系外行星是遥远而奇特的物体。很难预测它们的大气层到底会是什么样子。”

为了了解 WASP-121b 的大气行为，科学家们观察了这颗系外行星大气中水分子发出的红外光。当水分子反复吸收和释放大量能量时，就会发生这种辐射释放——例如，如果它们处于非常热的环境中。人类看不到红外光，因为我们的眼睛只能探测到很窄范围的光波。但对于哈勃太空望远镜来说，这不是问题。

哈勃拍摄到的图像非常引人注目：水分子在发光。就像燃烧的蜡烛或热煤的脉动一样，发光的高层大气意味着释放了大量能量或热量，而不是吸收了这些能量或热量。这表明 WASP-121b 的平流层温度随着距离行星表面越远而升高。根据这些排放，整个平流层的温度上升了 1,000 华氏度。

但如果你仔细想想，就会发现这完全说不通，因为太空温度接近 -500 华氏度，非常非常冷；你会认为，当你向那片寒冷的广阔空间飞去时，你会变得更冷。在地球上，我们的平流层由于大气层内的臭氧而具有反向温度梯度。臭氧通过吸收太阳的紫外线辐射加热外层平流层。但那是地球，而不是遥远的“热木星”。那么，为什么 WASP-121b 有一个像我们这个小得多、岩石较多的行星一样的平流层呢？

研究人员仍在努力解答这个问题。他们认为 WASP-121b 大气中的化合物（氧化钛和氧化钒）可能使其外层保持温暖，但还需要更多研究才能弄清楚。

虽然了解系外行星的大气层不一定能帮助我们了解我们自己的太阳系，但研究人员的眼光远不止于此。目前技术还不够成熟，但埃文斯希望科学家有朝一日能够研究较小系外行星的大气层，以查明它们是否能维持生命。埃文斯说，只关注我们自己太阳系的行星会限制我们能了解的范围。

“行星大气层种类繁多，”埃文斯说。“为了更全面地了解，我们需要探索这一庞大的系外行星群体。”

这项研究现在正是最佳时机，最新的哈勃衍生产品将于明年发射：詹姆斯韦伯太空望远镜，我们已经为您做好准备。