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编译：何沐萱
校译：牧夫天文校对组
后台：王启儒
https://www.universetoday.com/articles/jwst-finds-exoplanets- choked-by-diesel-smog
假设，现在是2134年，人类终于全面引入环保的绿色技术，并彻底摆脱了以汽油、木材、煤炭和石油为首的，对地球有害的化石燃料燃烧技术。烟尘已被视为过时之物，所有以烟尘为原料的商品，包括鞋、电线、计算机产品以及眼部用品，如今都由环保技术生产。然而，那些仍然喜欢非环保商品的富豪们愿意以黄金的价格为等重的烟尘买单。于是，系外行星研究公司派出其最先进的飞船，前往寻找富含烟尘的系外行星大气。
时针拨回现在，一支团队在《天体物理学快报》上刊载了有关“亚海王星”的系外行星拥有上述烟尘的大气构成的可能，这一发现挑战了以往有关于亚海王星大气成分可能含有甲烷的研究。研究人员旨在确定这些平衡温度大约在500-800开尔文（227-527摄氏度/441-981华氏度）之间的亚海王星的大气构成。在行星科学中，行星的平衡温度是一个假设温度，即它只受其母恒星辐射加热时所达到的理论温度。
系外行星及其大气
图源：芝加哥大学
在这项研究中，研究人员使用了一系列的计算机模型来模拟系外行星大气中多环芳香烃（PAHs）的形成过程。PAHs存在于烟尘内部及其表面，烟尘则作为可吸附PAHs的“海绵”。除了平衡温度外，研究团队还将大气中的碳氧比（C/O）以及金属丰度纳入了模型分析。
最后，研究人员发现亚海王星的上层大气起到了巨型燃烧引擎的作用，研究人员称其为“烟尘工厂”，因为大气会将PAHs输送至高层区域，而在那里，NASA的韦布空间望远镜（JWST）可以利用其强大的仪器对大气进行观测。研究团队还指出，PAHs的数量在600K时达到了峰值，而在更高或更低的平衡温度下都会减少，同时也会随着不同的碳氧比和金属丰度而发生变化。
“据我所知，这是第一次有人将化学工程应用于系外行星的研究领域。”芝加哥大学博士后研究员、该研究的第一作者季贤博士表示。“我认为这是一个很好地展示了多元背景的人可以帮助我们揭开这些谜团的案例。”
科学家发现了各种不同大小的行星——从比地球更小的行星到大得多的巨型行星
图源：NASA戈达德太空飞行中心
研究人员们讨论了多个系外行星如何符合其来自JWST与NASA的哈勃空间望远镜。这些系外行星包括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）。研究人员在结论中指出，在这些行星中，GJ 1214 b最有可能拥有可产生烟尘的大气环境，这主要取决于其平衡温度、碳氧比以及金属丰度。
GJ 1214 b距离地球约48光年，其质量与半径分别估计为地球的6.26倍和2.74倍。它围绕一颗红矮星运行，公转周期约为1.58地球日，而红矮星比太阳更小、更冷。由于其与母恒星距离极近，GJ 1214 b处于潮汐锁定状态，这意味着它始终以同一面朝向恒星。因此，JWST观测到该行星的昼半球与夜半球之间存在显著温差，表明其大气中热量输送的效率较低。最后，其平衡温度大约在550K，处于本研究的参数范围内，并且其大气具有高金属丰度特征。
未来几年和十几年，研究人员将会在系外行星的“烟尘工厂”方面获得哪些新的认识与见解？答案仍等待着时间的沉淀，而这正是科学的意义所在！
一如既往，继续探索科学，继续仰望星空！
责任编辑：王启儒
牧夫新媒体编辑部
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