韦伯数据显示附近的系外行星含有微量的硫化氢

根据约翰霍普金斯大学根据詹姆斯韦伯太空望远镜数据进行的最新研究，一颗因其恶劣天气而臭名昭著的系外行星还隐藏着另一个奇怪的特征——它散发着臭鸡蛋的恶臭。

HD189733b是一颗木星大小的气态巨行星，其大气中含有微量的硫化氢，这种分子不仅会发出恶臭，而且还为科学家提供了新的线索，说明硫(行星的构成要素之一)如何影响太阳系外气态世界的内部和大气。

该研究结果发表在《自然》杂志上。

“硫化氢是一种我们以前不知道存在的重要分子。我们曾预测过它的存在，也知道它存在于木星中，但我们从未在太阳系外真正探测到过它，”领导这项研究的约翰霍普金斯大学天体物理学家傅光伟说道。

“我们不会在这个星球上寻找生命，因为它太热了，但发现硫化氢是寻找其他星球上这种分子以及进一步了解不同类型行星如何形成的垫脚石。”

除了探测硫化氢和测量HD189733b大气中的总硫含量外，傅希秋的团队还精确测量了该行星氧气和碳的主要来源——水、二氧化碳和一氧化碳。

傅说：“硫是构建更复杂分子的重要元素，就像碳、氮、氧和磷酸盐一样，科学家需要对其进行更多研究，才能充分了解行星的形成方式和成分。”

傅说，HD189733b距离地球仅64光年，是天文学家可以观察到的从其恒星前方经过的最近的“热木星”，这使其成为自2005年发现以来详细研究系外行星大气的基准行星。

这颗行星与恒星的距离约为水星与太阳距离的13倍，绕行一周仅需约两个地球日。它的温度高达1,700华氏度，天气恶劣，包括以5,000英里/小时的风速横扫玻璃雨。

就像在其他系外行星上探测到水、二氧化碳、甲烷和其他关键分子一样，韦伯太空望远镜为科学家提供了另一种新工具来追踪硫化氢和测量太阳系外气态行星中的硫。

“假设我们研究另外100颗热木星，它们都含有硫。这意味着它们是如何诞生的，以及它们的形成方式与我们自己的木星有何不同?”傅说。

新数据还以前所未有的精度和韦伯望远镜的红外波长观测结果排除了HD189733b中存在甲烷的可能性，推翻了之前有关该分子在大气中丰富的说法。

傅希秋表示：“我们之前一直认为这颗行星太热，因此甲烷浓度不会很高，但现在我们知道了，事实并非如此。”

傅说，研究小组还测量了类似木星的重金属含量，这一发现可能有助于科学家解答行星金属丰度与其质量之间如何关联的问题。

质量较小的巨型冰行星(如海王星和天王星)含有的金属比太阳系中最大的行星木星和土星等气态巨行星中的金属要多。较高的金属含量表明，海王星和天王星在形成初期积累了比氢和氦等气体更多的冰、岩石和其他重元素。傅说，科学家正在测试这种相关性是否也适用于系外行星。

“这颗木星质量的行星距离地球非常近，人们对此进行了深入研究。现在，我们通过新的测量结果显示，它所含的金属浓度确实为研究行星成分如何随其质量和半径变化提供了一个非常重要的锚点，”傅说。

“这些发现支持了我们对行星如何形成的理解，即在最初的核心形成后，行星如何通过产生更多的固体物质，然后自然地用重金属进行增强。”

在接下来的几个月里，傅希秋的团队计划追踪更多系外行星中的硫，并弄清这种化合物的高含量可能如何影响它们在母恒星附近的形成距离。

“我们想知道这些行星是如何到达那里的，了解它们的大气成分将有助于我们回答这个问题，”傅说。