科学家通过韦布望远镜揭示“地狱星球”WASP-121b 的起源历程

IT之家 6 月 7 日消息，英美澳等多国科研人员组成的联合团队利用詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST）对系外行星 WASP-121b（又称 Tylos）展开了研究，首次在其大气中检测到硅一氧化合物，并揭示了该行星的起源历程及其地狱般的极端环境。

相关成果已于本周一发表于《自然・天文学》和《天文学杂志》期刊（IT之家附论文地址：https://doi.org/ 10.1038 / s41550-025-02513-x）。

WASP-121b 是一颗气态巨行星，质量约为木星的 1.2 倍，直径约为木星的 1.8 倍。它距离太阳系约 880 光年，以 30.5 小时的周期绕其母星公转，因其极端高温和极端天气而被称为“地狱星球”。

由于距离母星极近（仅约母星直径的 2 倍），WASP-121b 行星被潮汐锁定：一侧永久处于白昼状态（日侧），另一侧永远处于黑夜状态（夜侧）：

• 日侧温度：约 3000°C，足以使铁以熔融态降落（铁雨）。
• 夜侧温度：约 1500°C，存在超强飓风，远超太阳系风暴强度。

得益于 JWST 的近红外光谱仪（NIRSpec），科学家们首次在 WASP-121b 日侧大气中检测到硅一氧化合物（SiO）气体。这是该分子在任何已知行星大气中的首次明确发现。

SiO 通常以固态存在于恒星或岩石中。研究团队认为，它源自富含硅酸盐的小行星（如石英）坠入行星大气后，在高温下蒸发为气态。

英国伯明翰大学天文学家 Anjali Piette 表示：“在 WASP-121b 大气中发现 SiO 具有开创性意义…… 这并非地外生命的迹象，而是行星形成过程的化学证据。”

另外，科学家还在夜侧大气中意外检测到丰富的甲烷（CH₄）气体，对现有观点提出挑战：

• 矛盾点：甲烷在高温下极不稳定，本应在日侧分解并在夜侧近乎消失。
• 新机制：团队认为，夜侧存在强烈的垂直气流，将甲烷从深层低温大气快速输送至上层。

澳大利亚纽卡斯尔大学 Thomas Evans-Soma 表示：“这一发现挑战了系外行星动力学模型，需引入强垂直混合机制解释夜侧甲烷的持续存在。”

科研团队通过分析水蒸气、一氧化碳、甲烷和 SiO 的丰度，团队重建了 WASP-121b 的成长历程：

• 诞生位置：在行星系统的寒冷外围区域形成（类似太阳系中木星与天王星之间的区域），该区域温度允许水冰冻结，但甲烷可维持气态。
• 物质积累：早期吸积富含甲烷的冰和重元素，形成独特化学特征。
• 向内迁移：受引力扰动（可能与其他行星相互作用），向母星螺旋迁移。
• 成分变化：迁移中，富含氧的水冰卵石供应中断，但行星继续吸积富碳气体，导致其大气碳氧比高于母星。