天文學家尋找WASP-31b系外行星液氣邊界物質的證據

行星適合生命發展的特性之一，是有大氣系統的存在。系外行星距離太遠，無法直接觀察到這一點，但是天文學家可以在大氣中尋找能夠證明大氣系統存在的物質。荷蘭太空研究所和格羅寧根大學（University of Groningen）的研究人員發現系外行星WASP-31b上有氫化鉻（chromium hydride）的證據，該氫化物在相應的溫度和壓力下處於液體和氣體之間的邊界。

雖然太空望遠鏡尋找圍繞我們太陽的行星和衛星是否存在生物，銀河系有幾千億恆星，其中大部分可能也是有行星環繞。這些系外行星離我們太遠，但是我們可以用望遠鏡研究它們。雖然望遠鏡的分辨率通常不足以拍攝系外行星的照片，但天文學家仍可以從大氣層在主恆星的光線中留下的指紋中獲取大量資料。

天文學家從這些透射光譜中推斷出系外行星大氣中存在那些物質，有朝一日可能顯示外星生物的存在，或者它們可以證明有生物存在的條件，例如：大氣系統。然而，目前這種類型的研究僅限於靠近恆星的巨型行星，即所謂的熱木星。這些行星太熱而無法支持生物生存，但是它們已經可以使我們了解很多大氣系統如何工作的知識。研究小組現在已經發現在液體和氣體之間的邊界處存在某種物質的證據，類似地球上的雲層和雨水。

馬力·布拉（Marrick Braam）博士生團隊在哈勃太空望遠鏡數據中發現系外行星WASP-31b大氣中的氫化鉻的證據。這是一顆熾熱木星，白天和黑夜之間的暮光區的溫度約為1,200°C，那裡是星光穿過大氣層傳播到地球的地方。這剛好是在行星外層相應壓力下氫化鉻從液體轉變為氣體的溫度附近，類似於地球上水的條件。布拉表示，氫化鉻可能在這個有雲和雨的星球的大氣系統中發揮作用。

這是第一次在熱木星上並因此在合適的壓力和溫度下發現氫化鉻。布拉補充，我們只是使用哈勃太空望遠鏡發現了氫化鉻。在地面甚大望遠鏡（Very Large Telescope）的數據中我們沒有看到氫化鉻，因此我們需要更多的證據才能夠確定。

當哈勃太空望遠鏡的繼任者詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）於今年稍後時期發射升空時，研究小組計劃用新的太空望遠鏡進一步研究。荷蘭太空研究所系外行星計劃負責人米歇爾·敏（Michiel Min）說：「包括WASP-31b在內的熱木星總是面對著它們的母恆星。因此我們期望日間出現的氣態氫化鉻，晚上出現的液態氫化鉻，根據理論模型，較大的溫差會產生強風。我們希望通過新望遠鏡的，觀測證實這一點。」

【圖、文：節譯自荷蘭太空研究所2021年2月3日新聞公佈】研究全文將會刊登在2021年2月3日出版的《天文學與天體物理學》期刊

SWASP = Super Wide Angle Search for Planets = 超廣角尋找行星星表