你見過粉紅色的星球嗎?
不是P的,不是藝術家的想象,而是真真切切漂浮在57光年外的天體。它有個正經的名字叫GJ504b,但天文圈的人更愛叫它"粉色星球"。十多年來,這顆星球為什么是粉紅色的,一直困擾著科學家。直到前幾天,詹姆斯·韋伯望遠鏡終于看清了它的真面目——天空里飄滿了鹽做的云。
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這不是科幻小說,而是剛剛發表在《天文學期刊》上的正經研究。
一顆身份不明的粉色星球
故事要從2013年說起。那一年,天文學家在夏威夷用昴星望遠鏡第一次捕捉到了這顆奇怪的星球。它的顏色實在太特別了,在紅外波段下呈現出淡淡的玫瑰色,像是宇宙深處漂浮的一朵櫻花。
但它的身份卻讓科學家撓頭。質量是木星的25倍,說它是行星吧,太重了;說它是恒星吧,又不夠格。天文學家只能給它一個尷尬的分類:“行星質量伴星”,意思是圍著恒星轉、個頭跟行星差不多大的天體。很多研究者覺得,它更可能是一顆褐矮星——那種誕生過程跟恒星一樣、卻因為質量不夠而無法點燃核聚變的"失敗的恒星"。
更奇怪的是它的溫度。大多數被直接成像的系外行星,表面溫度都在上千攝氏度,而GJ504b只有290攝氏度左右,跟一個烤箱內部差不多。這個溫度意味著它已經非常古老——氣態天體剛誕生時都很熱,然后慢慢冷卻。根據測算,它的年齡在25億到40億年之間。
問題是,這么冷的天體,理論上不應該有粉紅色的外表。這個謎團拖了十幾年,直到韋伯望遠鏡出手。
韋伯望遠鏡只用兩小時就解開了謎題
過去,天文學家動用地球上最大的望遠鏡,整夜整夜地盯著這顆星球,想從它微弱的光線里讀出點什么,但都失敗了。它實在太暗了,而它的主恒星又太亮,就像試圖在探照燈旁邊分辨一只螢火蟲。
韋伯望遠鏡改變了這一切。它在紅外波段有著無與倫比的敏感度,而且漂浮在太空中,不受地球大氣的干擾。研究團隊只需要過濾掉主恒星的光芒,就能專心分析GJ504b本身發出的輻射。整個觀測只用了大約兩小時,就拿到了以前十幾年都拿不到的數據。
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光線被拆解成光譜,每種元素和分子都會留下獨特的指紋。研究人員發現,這顆星球的大氣里含有水蒸氣、甲烷、二氧化碳、氨——這些都不奇怪。奇怪的是,當他們把這些成分輸入模型時,怎么都對不上。除非加入一個之前從未被觀測到的因素:鹽云。
鹽做的云,第一次被直接證實
鹽能做成云嗎?科學家早就猜到了,但從來沒見過。
在地球大氣里,云是水蒸氣凝結成的。但在溫度更高的星球上,水沒辦法凝結。當溫度降到某個"過渡區間",大約260到370攝氏度,另一種物質就有可能凝結成云滴——鹽。更準確地說,是氯化鈉。
這個理論已經在模型里存在很多年了,但從來沒有人真正觀測到過。GJ504b的發現是第一次確鑿的證據。鹽云的存在解釋了為什么它的光譜看起來那么奇怪:鹽云遮擋了更深層的甲烷和氨的信號,讓整個光譜看起來"缺了一塊"。一旦把鹽云加入模型,一切都說得通了。
研究的負責人、西北大學的阿尼什·巴布勞吉說,當他們開始深入挖掘數據時,意識到這個天體跟以前分析過的任何天體都不一樣。鹽云的存在是唯一能讓光譜擬合從"物理上不可能"變成"完全自洽"的關鍵。
粉紅色的秘密終于有了答案
那它為什么是粉紅色的?
其實,這種顏色跟它的溫度和年齡有關。年輕的氣態行星因為太熱,會發出藍白色的光。隨著它們變老變冷,顏色會逐漸偏紅。GJ504b已經冷卻了數十億年,溫度剛好處于一個特殊的區間,加上大氣里那些奇特的化學成分和鹽云的散射作用,讓它在紅外波段呈現出那種獨特的玫瑰色調。
這不是第一次發現外星世界的奇怪云層。韋伯之前在WASP-107b上發現過硅酸鹽云——就是沙子做的云,天上下著沙雨。在更熱的星球上,甚至可能存在鐵雨和鈦云。宇宙的天氣系統比我們想象的要狂野得多。
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但鹽云的發現仍然是特殊的。它證明了一個長期存在于理論中的預測,也為研究那些寒冷、昏暗的系外天體提供了新的思路。未來,同樣的方法可以用來研究其他類似的星球,甚至可能幫助我們理解氣態巨行星和褐矮星之間的邊界到底在哪里。
看得更遠,也想得更遠
卡爾·薩根說過,我們是星際塵埃的后代,我們有義務去理解宇宙。
韋伯望遠鏡正在幫我們履行這個義務。
它已經發現了宇宙最早期的星系,捕捉到了行星形成的瞬間,現在又讓我們看到了一顆粉紅色星球上的鹽云。每一次發現都在提醒我們,宇宙比科幻作家能想象的還要奇異。而那些看起來像幻想的場景——天空飄著鹽做的云——其實就靜靜地待在幾十光年外。
誰知道韋伯的下一個目標會是什么?也許是另一顆顏色奇怪的星球,也許是某顆行星大氣里的生命跡象。但有一件事是確定的:我們才剛剛開始看清這個宇宙的真實模樣。
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