極端系外行星擁有復雜而奇異的大氣層

一隊由瑞士伯爾尼大學（University of Bern）和日內瓦大學的研究人員以及國家研究能力中心組成的國際團隊詳細分析已知最極端行星之一的大氣。在系外行星特性探測衛星（CHaracterising ExOPlanets Satellite，簡稱 CHEOPS）太空望遠鏡的幫助下，首次對這顆類似木星的熾熱行星進行表面特徵硏究，結果可能有助於天文學家了解許多其它系外行星（包括類地行星）的複雜性。

地球的大氣層不是一個統一的外殼，而是由不同的層組成，每個層都具有特徵。例如，從海平面跨越最高山峰的最低層（稱為：對流層）包含大部分水蒸氣，因此是大多數天氣現象發生的層。它上面的層（稱為：平流層）是著名的臭氧層，它可以保護我們免受太陽有害的紫外線輻射。

WASP-189b 是我們太陽系外的一顆行星，距離地球322光年。2020年利用系外行星特性探測衛星太空望遠鏡進行的廣泛觀測顯示，這顆行星離其主恆星的距離是地球離太陽的20倍，白天溫度為攝氏3,200度。最近在智利拉西拉天文台（La Silla Observatory）使用高精度徑向速度行星搜索器（High Accuracy Radial velocity Planet Searcher，縮寫：HARPS）光譜儀進行的研究，首次讓研究人員能夠更仔細地觀察這顆類似木星的行星的大氣。

在高精度徑向速度行星搜索器光譜儀的幫助下，測量了來自行星宿主恆星並穿過行星大氣層的光。大氣層中的氣體吸收一些星光，類似於臭氧吸收地球大氣中的一些陽光，從而留下了它們特有的指紋。使到天文學家能夠識別出相應的物質。WADSP-189b 大氣層中包含鐵、鉻、釩、鎂和錳。

研究小組發現的一種特別有趣的物質是一種含有鈦的氣體：氧化鈦。雖然二氧化鈦在地球上非常稀缺，但它可​​以在 WASP-189b的大氣中發揮重要作用，它類似於地球大氣中的臭氧。二氧化鈦吸收短波輻射，例如紫外線輻射。因此，WASP-189b大氣中的一層與恆星輻射相互作用，類似於地球上臭氧層的作用。

事實上，研究人員在這顆超熱的類木星行星上發現這樣一層和其它大氣層的跡象。在分析中，看到不同氣體的指紋與我們的預期相比略有改變。我們相信強風和其它過程可能會產生這些變化。而且由於不同氣體的指紋以不同的方式改變，天文學家認為這表明它們存在於不同的層中，類似於地球上的水蒸氣和臭氧的指紋從遠處看起來會發生不同的變化，因為它們大多出現在不同的大氣層中。這些結果可能會改變天文學家研究系外行星的方式。

過去，天文學家經常假設系外行星的大氣層以均勻層的形式存在並試圖理解它。但研究結果顯示，即使是受到強烈輻照的巨型氣體行星的大氣層也具有復雜的立體結構。

【圖：互聯網；文：節譯自瑞士伯爾尼大學2022年1月28日新聞公佈】研究全文刊登在2022年1月27日出版的《自然-天文學》期刊；標題是：Titanium oxide and chemical inhomogeneity in the atmosphere of the exoplanet WASP-189 b