詹姆斯·韦伯太空望远镜获得对“迷你海王星”GJ 1214 b大气的新见解

这位艺术家的概念描绘了行星GJ 1214 b，一个“迷你海王星”，可能有一个蒸汽，朦胧的大气。一项基于美国宇航局韦伯望远镜观测的新研究提供了对这种类型行星的深入了解，这是银河系中最常见的行星。鸣谢:美国国家航空航天局/JPL加州理工学院/R .赫特(IPAC)

（蜘蛛网eeook.com）据美国宇航局：一个科学小组获得了对“迷你海王星”大气的新见解，这是一种在银河系中常见的行星，但对其知之甚少。

美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到了太阳系外的一颗遥远的行星——与太阳系中的任何东西都不同——揭示了一个可能具有高反射率和蒸汽大气的世界。这是迄今为止对神秘世界——以前的观测很难穿透的“迷你海王星”——最近距离的观察。

虽然这颗名为GJ 1214 b的行星太热，无法容纳液态水海洋，但汽化的水仍可能是其大气的主要部分。

“这个星球完全被某种薄雾或云层所覆盖，”马里兰大学的研究员伊莱扎·肯普顿说，她是发表在《自然》杂志上的一篇关于这个星球的新论文的主要作者。"在这次观察之前，大气对我们来说是完全隐藏的."她指出，如果确实富含水，这颗行星可能是一个“水世界”，在形成时有大量的水和冰物质。

为了穿透如此厚的屏障，研究小组冒险采用了一种新的方法:除了进行标准观察——捕捉穿过行星大气层的宿主恒星的光线——他们跟踪了GJ 1214 b几乎整个围绕恒星的轨道。

这次观察展示了韦伯的中红外仪器(MIRI)的力量，它可以观察到人眼可见的电磁波谱部分之外的波长。利用MIRI，研究小组能够创建一种行星绕恒星运行的“热图”。这张热图显示了——就在这颗行星的轨道将它带到恒星后面之前，当它出现在另一侧时——它的白天和夜晚，揭示了大气组成的细节。

肯普顿说:“获得完整轨道的能力对于理解行星如何将热量从白天分布到夜晚非常重要。”“白天和黑夜有很大的差别。夜面比昼面冷。”事实上，温度从华氏535度上升到326度(从摄氏279度上升到165度)。

如此大的转变只有在由更重的分子组成的大气中才有可能，比如水或甲烷，当MIRI观察时，它们看起来很相似。肯普顿说，这意味着GJ 1214 b的大气不是主要由较轻的氢分子组成，这是该行星历史和形成的潜在重要线索——也许是它的水开始。

“这不是原始大气，”她说。“它并不反映它周围形成的宿主星的成分。相反，它要么失去了大量的氢，如果它从富含氢的大气开始，要么它从更重的元素开始形成——更多的冰，富含水的物质。”

肯普顿指出，虽然以人类的标准来看，这颗行星很热，但它比预期的要凉爽得多。这是因为它异常闪亮的大气层让研究人员感到惊讶，它反射了来自母星的大部分光线，而不是吸收它并变得更热。

新的观察可能会打开一扇大门，让我们对笼罩在不确定性中的行星类型有更深入的了解。迷你海王星——或论文中称之为亚海王星——是银河系中最常见的行星类型，但对我们来说很神秘，因为它们不在我们的太阳系中。迄今为止的测量显示，它们大体上类似于我们自己的海王星的缩小版。除此之外，鲜为人知。

“在过去的近十年里，我们对这颗行星唯一真正了解的是大气层是多云或朦胧的，”罗布·泽勒姆说，他是一名系外行星研究人员，与合著者兼系外行星研究人员蒂芙尼·卡塔里亚一起在美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室工作。“这篇论文对额外的详细气候解释有着非常酷的影响——看看这个星球的大气层内部发生的详细物理现象。”

这项新工作表明，这颗行星可能是在离它的恒星(一种被称为红矮星的类型)更远的地方形成的，然后逐渐向内螺旋到它现在的近距离轨道。行星的一年——绕恒星一周——只需要1.6个地球日。

“最简单的解释，如果你发现一颗非常富含水的行星，那就是它形成于距离宿主恒星更远的地方，”肯普顿说。

需要进一步的观察来确定GJ 1214 b的更多细节，以及小海王星类其他行星的形成历史。虽然这颗行星似乎可能有水的大气层，但也可能有重要的甲烷成分。要对迷你海王星的形成得出更广泛的结论，需要对它们进行更多的深入观察。

“通过观察像这样的整个群体的物体，我们有希望建立一个一致的故事，”肯普顿说。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系的谜团，探索其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是由NASA及其合作伙伴ESA(欧洲航天局)和CSA(加拿大航天局)领导的一项国际计划。

MIRI是由美国国家航空航天局和欧洲航天局对半合作开发的。美国宇航局的喷气推进实验室领导了美国的MIRI计划，一个由欧洲天文研究所组成的跨国财团为欧空局做出了贡献。亚利桑那大学的乔治·里克是MIRI科学小组的负责人。吉利恩·赖特是MIRI欧洲首席研究员。英国ATC的Alistair Glasse是MIRI仪器科学家，Michael Ressler是JPL的美国项目科学家。英国ATC的Laszlo Tamas负责管理欧洲财团。MIRI低温冷却器的开发由JPL领导和管理，与诺斯罗普·格鲁曼公司在加利福尼亚州雷东多海滩和美国宇航局在马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心合作。加州理工学院为美国宇航局管理JPL。