遼寧
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編譯：何沐萱
校譯：牧夫天文校對組
后臺：王啟儒
https://www.universetoday.com/articles/jwst-finds-exoplanets- choked-by-diesel-smog
假設，現在是2134年，人類終于全面引入環保的綠色技術，并徹底擺脫了以汽油、木材、煤炭和石油為首的，對地球有害的化石燃料燃燒技術。煙塵已被視為過時之物，所有以煙塵為原料的商品，包括鞋、電線、計算機產品以及眼部用品，如今都由環保技術生產。然而，那些仍然喜歡非環保商品的富豪們愿意以黃金的價格為等重的煙塵買單。于是，系外行星研究公司派出其最先進的飛船，前往尋找富含煙塵的系外行星大氣。
時針撥回現在，一支團隊在《天體物理學快報》上刊載了有關“亞海王星”的系外行星擁有上述煙塵的大氣構成的可能，這一發現挑戰了以往有關于亞海王星大氣成分可能含有甲烷的研究。研究人員旨在確定這些平衡溫度大約在500-800開爾文（227-527攝氏度/441-981華氏度）之間的亞海王星的大氣構成。在行星科學中，行星的平衡溫度是一個假設溫度，即它只受其母恒星輻射加熱時所達到的理論溫度。
系外行星及其大氣
圖源：芝加哥大學
在這項研究中，研究人員使用了一系列的計算機模型來模擬系外行星大氣中多環芳香烴（PAHs）的形成過程。PAHs存在于煙塵內部及其表面，煙塵則作為可吸附PAHs的“海綿”。除了平衡溫度外，研究團隊還將大氣中的碳氧比（C/O）以及金屬豐度納入了模型分析。
最后，研究人員發現亞海王星的上層大氣起到了巨型燃燒引擎的作用，研究人員稱其為“煙塵工廠”，因為大氣會將PAHs輸送至高層區域，而在那里，NASA的韋布空間望遠鏡（JWST）可以利用其強大的儀器對大氣進行觀測。研究團隊還指出，PAHs的數量在600K時達到了峰值，而在更高或更低的平衡溫度下都會減少，同時也會隨著不同的碳氧比和金屬豐度而發生變化。
“據我所知，這是第一次有人將化學工程應用于系外行星的研究領域。”芝加哥大學博士后研究員、該研究的第一作者季賢博士表示。“我認為這是一個很好地展示了多元背景的人可以幫助我們揭開這些謎團的案例。”
科學家發現了各種不同大小的行星——從比地球更小的行星到大得多的巨型行星
圖源：NASA戈達德太空飛行中心
研究人員們討論了多個系外行星如何符合其來自JWST與NASA的哈勃空間望遠鏡。這些系外行星包括GJ 436 b（32光年）、GJ 1214 b（48光年）、HD 97658 b（70光年）、GJ 3090 b（73光年）、LP 791-18 c（86光年）、TOI-836 c（90光年）、GJ 9827 d（97光年）、GJ 3470 b（100光年）以及TOI-674 b（150光年）。研究人員在結論中指出，在這些行星中，GJ 1214 b最有可能擁有可產生煙塵的大氣環境，這主要取決于其平衡溫度、碳氧比以及金屬豐度。
GJ 1214 b距離地球約48光年，其質量與半徑分別估計為地球的6.26倍和2.74倍。它圍繞一顆紅矮星運行，公轉周期約為1.58地球日，而紅矮星比太陽更小、更冷。由于其與母恒星距離極近，GJ 1214 b處于潮汐鎖定狀態，這意味著它始終以同一面朝向恒星。因此，JWST觀測到該行星的晝半球與夜半球之間存在顯著溫差，表明其大氣中熱量輸送的效率較低。最后，其平衡溫度大約在550K，處于本研究的參數范圍內，并且其大氣具有高金屬豐度特征。
未來幾年和十幾年，研究人員將會在系外行星的“煙塵工廠”方面獲得哪些新的認識與見解？答案仍等待著時間的沉淀，而這正是科學的意義所在！
一如既往，繼續探索科學，繼續仰望星空！
責任編輯：王啟儒
牧夫新媒體編輯部
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