浙江
在距离地球约500光年的深空，一颗木星大小的巨行星，刚刚向人类透露了它大气中的秘密。
美国马里兰大学主导的一支天文学家团队，借助詹姆斯·韦布空间望远镜，在系外巨行星HATS-6 b的大气中探测到了水、甲烷和氨。相关成果发表在新一期《天文学杂志》上。
更出人意料的是，这颗行星的温度可能比此前普遍推算的低得多，低到几乎“不合常理”。
这项发现不仅改写了人们对一颗行星的认识，也对天文学家解读许多系外行星大气的方法提出了挑战。
一颗“不该存在”的巨行星
一颗围绕红矮星运行的气态巨行星的艺术概念图。图片来源：NASA/ESA
HATS-6 b的体积大致与木星相当，每3天就绕它的恒星公转一周。它的母星是一颗体积较小、温度较低的红矮星，也就是天文学上所说的M型矮星。
按照现有的行星形成理论，小恒星周围的气体尘埃盘既缺少足够的物质，也缺少足够的时间，很难积聚出木星、土星这样的巨行星。
然而，天文学家目前已经在这类红矮星周围发现了大约40颗巨行星。它们的存在本身，就像是对理论的“挑衅”。
HATS-6 b是韦布望远镜GEMS项目所观测的七颗此类行星之一。该项目的目标，是把它们与类太阳恒星周围研究较为充分的巨行星进行对比，看看二者是否遵循相同的形成路径。
大气里的三种分子
韦布望远镜的红外观测能力，是这项研究得以实现的关键。许多分子在红外波段有独特的吸收特征，而此前的望远镜很难如此清晰地捕捉到它们。
研究团队采用的是透射光谱技术。当行星从母星前方经过时，星光会穿过行星大气，大气中的不同分子会吸收特定波长的光，留下独特的“指纹”。
通过分析这些指纹，天文学家在HATS-6 b的大气中辨认出了水、甲烷和氨。
其中，氨的发现格外珍贵。这是透射光谱技术第二次在系外行星大气中检测到除水汽之外的氨信号。
氨是一种含氮分子，在较冷的巨行星中本应比在炽热的“热木星”中更为丰富。这一发现支持了一种判断：围绕M型矮星运行的巨行星，可能在化学组成上构成一个独特的群体。
温度之谜：一层“金星式”的面纱
比分子更令人惊讶的是温度。
过去常被引用的约426摄氏度，其实并不是实测值，而是基于一个假设推算出来的：行星吸收全部恒星辐射，并均匀地向外散热。
而团队此次的初步分析显示，HATS-6 b的温度接近121摄氏度，比推算值低了三百多摄氏度。
对于一颗3天就绕恒星一圈、离母星如此之近的行星来说，这样的低温在物理上很难成立。
研究人员认为，最可能的解释是，这颗行星被厚厚的云层和霾包裹着，就像金星那样。这层“面纱”在星光加热行星之前，就把大量光线反射回了太空。
金星正是一个现成的例子。它表面被浓厚的硫酸云层覆盖，大量阳光被直接反射回太空，这也是金星在夜空中格外明亮的原因之一。
打个比方，这就像在烈日下撑起一把巨大的遮阳伞，伞下的温度自然比暴晒时低得多。
一颗行星，牵动整个领域
这个温度偏差的影响，远远超出了HATS-6 b本身。
温度是天文学家推算行星大气成分时不可或缺的参数。如果温度估计出现如此巨大的偏差，那么基于它得出的大气成分结论，可信度也就要打上问号。
这让天文学家不得不重新审视：对于那些围绕小质量、活跃恒星运行的行星，我们对其大气的解读究竟有多可靠？
研究团队认为，未来在更长波长上的观测，有望识别出其他尚未解开的信号，并检验“云层假说”是否成立。
这也提醒研究者，今后在分析其他系外行星时，需要更加审慎地对待基于理想假设得出的温度数据。
截至目前，人类已在太阳系外发现了6000多颗行星，其中大多数与太阳系内的行星毫无相似之处。
弄清楚它们由什么构成、如何形成，是判断其他行星系统是否与太阳系拥有共同起源的前提。
对于天文学家来说，这样出乎意料的“意外”往往最有研究价值。
HATS-6 b就像一块来自500光年外的拼图，它或许不能单独回答宇宙中行星诞生的所有问题，却提醒我们：在认识宇宙这件事上，任何一个看似可靠的假设，都值得用观测再检验一遍。
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