亚利桑那州立大学研究人员为系外行星形成的突破性发现做出贡献

一组天文学家发现了一颗小型系外行星（GJ 3470 b）被一层黄色二氧化硫烟雾笼罩，这使这颗行星成为科学家想要了解“世界是如何形成的”绝佳机会。

GJ 3470 b位于巨蟹座，距地球约96光年，是一颗气体“矮星”，大小约为海王星的一半，质量却是地球的10倍。2012年，人们首次观测到它的大气成分。随后，又用哈勃望远镜和斯必泽太空望远镜对它进行了进一步的分析。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）最近的观测揭示了一个意想不到的分子发现——二氧化硫的存在。

一篇详细介绍这一发现的论文即将在美国天文学会第244次会议上发表。这项研究由威斯康星大学的Thomas Beatty领导，包括亚利桑那州立大学（ASU）的合著者、萨根博士后学者Luis Welbanks，以及地球与太空探索学院的Michael Line副教授。

Wslbanks说：“在JWST时代，我们得到的数据十分精细，模型也应运而生。因此，我们所面临的挑战不仅在于需要识别这颗小行星大气层中的气体，还在于需要确定它们的存在是否合理。”

ASU的研究人员带头对这些观测结果进行建模和解释。利用最先进的模型，他们能够识别水、二氧化碳、甲烷和二氧化硫。

Line说：“我们反复研究试图弄清楚光谱中的凸起和摆动，因为如果得到证实，它们将使GJ 3470 b成为我们有史以来探测到有二氧化硫存在的最冷且质量最小的系外行星。”

事实上，这些特征已经被ASU研究团队的观测和模型所证实。他们研究发现，GJ 3470 b的平均温度仅为325摄氏度，显示出大气中由附近恒星辐射引发的活跃化学反应的迹象。此外，对这些化学物种的探测为团队提供了了解地球整体组成所需的信息。

Line说：“为了产生我们测量到的二氧化硫量，大气中必须富含其他化合物，这些化合物可以作为这种化学反应的燃料。通过观测和模型证实，GJ 3470 b的大气层比木星更富含比氢/氦重的元素，更类似于太阳系中的海王星和天王星。”

对系外行星大气层组成的测量，如Welbanks、Line及其合作者报告的测量，有助于测试行星如何形成和演化的一般理论。

Welbanks说：“了解行星形成的谜题主要来自于对大质量和热行星的观测，这给我们提供了某一组选定行星的有限信息。现在的研究结果表明，JWST可以为我们提供像GJ 3470 b这样更小、更冷的行星所急需的见解，并开始回答更大数量的行星可能是如何形成的问题。”

观测和模型的结合将继续深入了解行星的起源、气候及其与环境的相互作用。ASU团队和他们的合作者将继续寻找答案，就像GJ 3470 b的案例一样，帮助我们了解世界之外的环境。

这项研究得到了美国国家航空航天局的资助。

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编辑 | Catherine Ge

来源 | ASU 在线