韦伯望远镜揭示意想不到的系外行星55 Cancri e的大气层

韦伯望远镜揭示意想不到的系外行星55 Cancri e的大气层 这幅艺术家的概念图展示了系外行星 55 Cancri e 的模样。巨蟹座55号也被称为"杨森"，是一颗所谓的超级地球，是一颗比地球大得多但比海王星小得多的岩质行星，它绕恒星运行的距离只有140万英里（0.015个天文单位），不到18个小时就能完成一个完整的轨道运行（水星距离太阳的距离是巨蟹座55号的25倍）。(水星距太阳的距离是巨蟹座 55 号距其恒星距离的 25 倍）该系统还包括四颗大型气体巨行星，位于巨蟹座，距地球约 41 光年。资料来源：NASA、ESA、CSA、拉尔夫-克劳福德（STScI）巨蟹座 55 是围绕巨蟹座中一颗类太阳恒星运行的五颗已知行星之一。这颗行星的直径几乎是地球的两倍，密度稍大，被归类为超级地球：比地球大，比海王星小，成分与太阳系中的岩石行星相似。伯尔尼大学空间与宜居性研究中心（CSH）的 Brice-Olivier Demory 是NCCRPlanetS 的成员，也是这项刚刚发表在《自然》杂志上的研究的共同作者。他说："巨蟹座 55 是最神秘的系外行星之一。尽管在过去的十年中，我们利用十几个地面和太空设施获得了大量的观测时间，但它的本质仍然难以捉摸，直到今天，詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）终于可以拼凑出部分谜题。"出乎意料的是，这些观测结果表明，一颗高温、高辐照度的岩质行星有可能维持气态大气，这预示着JWST有能力描述围绕类太阳恒星运行的温度较低、可能适宜居住的岩质行星的特征。来自美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的胡仁宇带领团队在《自然》杂志上发表了他们的研究成果。他说："JWST确实将系外行星特征描述的前沿推向了岩质系外行星。"它真正实现了一种新型科学"。CHEOPS 的艺术印象。图片来源：ESA / ATG medialabDemory 是胡在麻省理工学院（MIT）时的同事之一，胡邀请他参加研究项目。Demory 从职业生涯一开始就一直在研究巨蟹座 55："作为麻省理工学院的博士后，我领导发现了55 Cancri e的首次凌日，2016年，我的团队发表了第一张岩石系外行星的地图，这就是55 Cancri e。"2016年的研究结果已经暗示了巨蟹座55附近可能存在大气层。在本次研究中，Demory对JWST数据集进行了独立分析。他解释说"JWST在红外波段对这一图景进行了补充，显示出超级地球55 Cancri e周围可能存在大气层，其成分与一氧化碳或二氧化碳一致"。超热的超级地球，仍然比预期的更冷虽然巨蟹座 55 e 的成分与太阳系中的岩石行星相似，但将其描述为"岩石"可能会给人留下错误的印象。这颗行星的轨道离它的恒星如此之近（一个完整的轨道持续 18 个小时，而我们的地球则是 365 天），因此它的表面一定是熔融的一个深邃的、冒着气泡的岩浆海洋。在如此紧密的轨道上，这颗行星也很可能被潮汐锁定，白天始终面向恒星，而夜晚则永远处于黑暗之中。胡解释说："这颗行星温度很高，一些熔岩应该会蒸发掉。"虽然 JWST 无法捕捉到巨蟹座 55 的直接图像，但它可以测量该行星绕恒星运行时来自该系统的光线的微妙变化。研究小组利用 JWST 的 NIRCam（近红外相机）和 MIRI（中红外仪器）测量了来自该行星的红外光。通过将行星位于恒星后方的二次日食期间的亮度（仅恒星光）减去行星位于恒星旁边时的亮度（恒星和行星发出的光总和），研究小组能够同时计算出来自行星日侧多个波长的红外光量。根据热辐射或以红外光形式散发的热能进行的温度测量，首次显示出坎昆里55号可能有大量大气层。如果这颗行星被黑暗的熔岩覆盖，只有一层薄薄的蒸发岩层，或者根本没有大气层，那么它的日面温度应该在 2200摄氏度左右。胡仁宇说："相反，MIRI数据显示的温度相对较低，约为1500摄氏度。这非常有力地表明，能量正在从白天向夜晚分布，很可能是通过富含挥发性物质的大气层。虽然熔岩流可以将一些热量带到夜侧，但它们无法有效地将热量转移到夜侧，因此无法解释冷却效应。事实上，即使热量在地球上均匀分布，白天看起来也要比白天低几百度。如果地表发出的部分红外光被大气层吸收，永远无法到达望远镜，那么这种情况就说得通了。"气泡岩浆海洋研究小组认为，覆盖在巨蟹座 55 上的气体是从内部冒出来的。由于恒星的高温和强烈辐射，原生大气早已消失。这将是由岩浆海洋不断补充的次级大气。岩浆不仅仅是晶体和液态岩石，其中还有大量溶解气体。虽然巨蟹座 55 太热，不适合居住，但它可以为研究岩质行星的大气、表面和内部之间的相互作用提供一个独特的窗口，或许还能为早期的地球、金星和火星提供启示，因为人们认为它们在很久以前就已经被岩浆海洋所覆盖。归根结底，我们希望了解是什么条件使岩质行星能够维持富含气体的大气层：这是宜居行星的关键要素。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯望远镜首次在岩石“超级地球”上发现大气层

韦伯望远镜首次在岩石“超级地球”上发现大气层 这幅艺术家的概念图展示了系外行星 55 Cancri e 的模样。巨蟹座55号也被称为 "杨森"，是一颗所谓的超级地球，是一颗比地球大得多但比海王星小得多的岩质行星，它绕恒星运行的距离只有140万英里（0.015个天文单位），不到18个小时就能完成一个完整的轨道运行（水星距离太阳的距离是巨蟹座55号的25倍）。(水星距太阳的距离是巨蟹座 55 号距其恒星距离的 25 倍）该系统还包括四颗大型气体巨行星，位于巨蟹座，距地球约 41 光年。资料来源：NASA、ESA、CSA、拉尔夫-克劳福德（STScI）没有参与这项研究的美国麻省理工学院的行星科学家Sara Seager说，在类地行星周围发现大气层是系外行星研究的一个重要里程碑。地球稀薄的大气层对维持生命至关重要，能够发现类似类地行星上的大气层是寻找太阳系以外生命的重要一步。JWST探测到的这颗行星名为55 Cancri e，它围绕着一颗12.6秒差距的类太阳恒星运行，被认为是一个超级地球。这颗比地球稍大的类地行星，半径约为地球的两倍，重量是地球的8倍多，大气层厚度约为地球半径的百分之几。这条光变曲线显示了巨蟹座 55 星系中的岩石行星 55 Cancri e（巨蟹座 55 星系中已知的五颗行星中距离恒星最近的一颗）移动到恒星背后时，巨蟹座 55 星系亮度的变化。这种现象被称为 "次食"。当行星在恒星旁边时，恒星和行星日面发出的中红外光都能到达望远镜，因此系统显得更亮。当行星位于恒星后面时，行星发出的光被挡住，只有星光到达望远镜，导致视亮度降低。天文学家可以从恒星和行星的亮度总和中减去恒星的亮度，从而计算出有多少红外光来自行星的日侧。然后用它来计算日侧温度，推断行星是否有大气层。根据这一观测结果计算出的行星温度约为 1,800 开尔文（约 2,800 华氏度），大大低于行星没有大气层或只有稀薄岩石蒸汽大气层的预期温度。这种相对较低的温度表明，热量正在从行星的白天向夜晚散发，这可能是由富含挥发性物质的大气层造成的。资料来源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）、Aaron Bello-Arufe（NASA-JPL）55 Cancri e不适合居住的另一个原因是它离恒星很近大约是地球到太阳距离的1/65。然而，美国喷气推进实验室（JPL）的天体物理学家、论文合著者Aaron Bello Arufe说，它可能是研究最多的岩石行星。它对于岩石行星来说大很多，所以比太阳系外其他行星更容易研究。55 Cancri e经过了充分的研究，JWST于2021年12月发射后，工程师将天文台的红外光谱仪指向它进行测试。这些仪器可以探测行星周围气体吸收星光红外波长时的化学指纹。Bello-Arufe和同事随后决定进行更深入地挖掘，以确认这颗行星是否有大气层。在最近的观测之前，天文学家已经无数次改变对55 Cancrie的看法。这颗行星于2004年被发现。起初，研究人员认为它可能是一个类似木星的气态巨星的核心。但在2011年，斯皮策太空望远镜在这颗行星从其恒星前方经过时对其进行了观测发现，55 Cancri e实际上比一颗气态巨星小得多，密度也大得多，是一颗岩石超级地球。几年后，研究人员注意到，对于一颗离其恒星如此之近的行星来说，55 Cancri e的温度比它应有的温度低，这表明它可能有大气层。一种假设是，这颗行星是一个被超临界水分子包围的“水世界”；另一种假设是，它被一个主要由氢和氦组成的膨胀的原始大气所包围。但这些想法最终都被推翻了。韦伯望远镜的近红外相机（NIRCam）和中红外探测器（MIRI）分别于2022年11月和2023年3月捕捉到的热辐射光谱显示了超地外行星55 Cancri e发出的不同波长红外光（x轴）的亮度（y轴）。该图将 NIRCam（橙色点）和 MIRI（紫色点）收集到的数据与两种不同的模型进行了比较。模型 A（红色）显示了如果巨蟹座 55 的大气层是由气化岩石构成的，那么它的发射光谱应该是什么样的。模型 B（蓝色）显示的是如果这颗行星的大气层是由岩浆海洋排出的富含挥发性物质的大气层，而岩浆海洋的挥发性物质含量与地球地幔相似，那么它的发射光谱应该是什么样的。MIRI 和 NIRCam 的数据与富含挥发性物质的模型一致。这颗行星发射的中红外光量（中红外成像仪）表明，它的日侧温度明显低于没有大气层将热量从日侧传到夜侧时的温度。4到5微米之间光谱的衰减（NIRCam数据）可以解释为大气中的一氧化碳或二氧化碳分子对这些波长的吸收。资料来源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）、Renyu Hu（NASA-JPL）、Aaron Bello-Arufe（NASA-JPL）、Michael Zhang（芝加哥大学）、Mantas Zilinskas（SRON）JPL的行星科学家、论文合著者胡仁宇（音）说，一颗离恒星如此之近的行星会受到恒星风的轰击，很难抓住大气层中的挥发性分子。这存在两种可能性，首先，这颗行星是完全干燥的，有一层由蒸发岩石组成的超薄大气层；其次，它有一个由较重的挥发性分子组成的厚厚的大气层，这些分子不容易流失。最新数据表明，55 Cancri e的大气中含有碳基气体，这指向了第二种可能。Seager说，该团队收集了大气层的真实证据，但还需要进行更多观测来确定其完整成分、存在气体的相对数量及其精确厚度。美国斯坦福大学的行星地质学家Laura Schaefer有兴趣了解55 Cancri e的大气层如何与行星表面下的物质相互作用。他说，大气仍有可能被恒星风侵蚀，但岩浆海洋中岩石的融化和释放可能会补充气体。“地球可能至少经历了一个岩浆-海洋阶段，也许是几个。”Schaefer说，“拥有岩浆海洋的实际例子可以帮助我们了解太阳系的早期历史。”相关论文信息： ... PC版： 手机版：

第一颗被证实有大气层的行星出现了

第一颗被证实有大气层的行星出现了 访问：Saily - 使用eSIM实现手机全球数据漫游 安全可靠 源自NordVPN 55Cancri e 离恒星很近的艺术图。图片来源：Mark Garlick/Science Photo Library没有参与这项研究的美国麻省理工学院的行星科学家Sara Seager说，在类地行星周围发现大气层是系外行星研究的一个重要里程碑。地球稀薄的大气层对维持生命至关重要，能够发现类似类地行星上的大气层是寻找太阳系以外生命的重要一步。JWST探测到的这颗行星名为55 Cancri e，它围绕着一颗12.6秒差距的类太阳恒星运行，被认为是一个超级地球。这颗比地球稍大的类地行星，半径约为地球的两倍，重量是地球的8倍多，大气层厚度约为地球半径的百分之几。55 Cancri e不适合居住的另一个原因是它离恒星很近大约是地球到太阳距离的1/65。然而，美国喷气推进实验室（JPL）的天体物理学家、论文合著者Aaron Bello Arufe说，它可能是研究最多的岩石行星。它对于岩石行星来说大很多，所以比太阳系外其他行星更容易研究。55 Cancri e经过了充分的研究，JWST于2021年12月发射后，工程师将天文台的红外光谱仪指向它进行测试。这些仪器可以探测行星周围气体吸收星光红外波长时的化学指纹。Bello-Arufe和同事随后决定进行更深入地挖掘，以确认这颗行星是否有大气层。在最近的观测之前，天文学家已经无数次改变对55 Cancrie的看法。这颗行星于2004年被发现。起初，研究人员认为它可能是一个类似木星的气态巨星的核心。但在2011年，斯皮策太空望远镜在这颗行星从其恒星前方经过时对其进行了观测发现，55 Cancri e实际上比一颗气态巨星小得多，密度也大得多，是一颗岩石超级地球。几年后，研究人员注意到，对于一颗离其恒星如此之近的行星来说，55 Cancri e的温度比它应有的温度低，这表明它可能有大气层。一种假设是，这颗行星是一个被超临界水分子包围的“水世界”；另一种假设是，它被一个主要由氢和氦组成的膨胀的原始大气所包围。但这些想法最终都被推翻了。JPL的行星科学家、论文合著者胡仁宇（音）说，一颗离恒星如此之近的行星会受到恒星风的轰击，很难抓住大气层中的挥发性分子。这存在两种可能性，首先，这颗行星是完全干燥的，有一层由蒸发岩石组成的超薄大气层；其次，它有一个由较重的挥发性分子组成的厚厚的大气层，这些分子不容易流失。最新数据表明，55 Cancri e的大气中含有碳基气体，这指向了第二种可能。Seager说，该团队收集了大气层的真实证据，但还需要进行更多观测来确定其完整成分、存在气体的相对数量及其精确厚度。美国斯坦福大学的行星地质学家Laura Schaefer有兴趣了解55 Cancri e的大气层如何与行星表面下的物质相互作用。他说，大气仍有可能被恒星风侵蚀，但岩浆海洋中岩石的融化和释放可能会补充气体。“地球可能至少经历了一个岩浆-海洋阶段，也许是几个。”Schaefer说，“拥有岩浆海洋的实际例子可以帮助我们了解太阳系的早期历史。”相关论文信息： ... PC版： 手机版：

土卫六的甲烷之谜：揭开土星最大卫星大气层的秘密

土卫六的甲烷之谜：揭开土星最大卫星大气层的秘密 在土卫六大气层的上层（这里用蓝光表示），甲烷分子被阳光分解，重新组合成乙烷和乙炔分子。再往下，橙色的迷雾完全掩盖了地表。资料来源：NASA/JPL/空间科学研究所由里斯本大学（Ciências ULisboa）天体物理学和空间科学研究所的拉斐尔-席尔瓦（Rafael Silva）和科学学院的硕士领导的一个国际研究小组分析了土卫六大气层反射的太阳光，首次确定了甲烷分子（CH4）在电磁波谱可见光波段中的近百个特征，这些特征对于在其他大气层中发现甲烷分子至关重要。土星最大卫星的大气层将其表面隐藏在一层厚厚的、不透明的雾层之下。它们由有机分子和碳氢化合物组成，"体积很大，形成颗粒，就像地球上一些城市的大气污染一样，沉积在地表，"拉斐尔-席尔瓦补充说：拉斐尔-席尔瓦补充说："那里可能会有更有趣的化学反应"。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院/空间科学研究所此外，研究小组还发现了可能存在三碳分子（C3）的证据，这种分子可能参与了产生土卫六复杂分子的一连串化学反应如果得到证实，这将是首次在行星体上发现三碳分子。拉斐尔-席尔瓦说："土卫六的大气层就像一个行星大小的化学反应器，产生许多复杂的碳基分子，在我们所知的太阳系所有大气层中，土卫六的大气层与我们认为存在于早期地球上的大气层最为相似。"甲烷的作用和光谱分析甲烷在地球上是一种气体，它提供有关地质过程的信息，也可能提供有关生物过程的信息。这种分子在地球或土卫六的大气中存活时间不长，因为它很快就会被太阳辐射不可逆转地破坏。因此，在土卫六上，甲烷必须通过地质过程得到补充，如地下气体的释放。这项工作带来了有关甲烷化学本身的新信息。在以前与甲烷吸收有关但从未单独划分的线段中，发现了甲烷在可见光波长（橙色、黄色和绿色）下的 97 条新吸收谱线。我们第一次知道了每条吸收线的波长和强度。艺术家构想的土卫六表面。这颗土星的卫星是太阳系中最像地球的世界之一，尽管那里的温度高达零下 179 摄氏度。它是太阳系中唯一有湖泊的地方，但这些湖泊是碳氢化合物湖。这些分子只由碳和氢组成，就像地球上的水一样，参与甲烷循环、降雨、形成河流和蒸发。资料来源：NASA/JPL-Caltech"即使在高分辨率光谱中，甲烷的吸收线也不够强，因为我们在地球上的实验室里没有足够多的气体。但在土卫六上，我们有整个大气层，光线穿过大气层的路径可能长达数百公里。"拉斐尔-席尔瓦说："这使得在地球实验室中信号微弱的不同波段和吸收线在土卫六上非常明显。"了解甲烷分子的所有特征并将其编目也将有助于识别新的分子，特别是在化学性质如此复杂的大气中，由于分子特征的密度，即使使用高分辨率仪器，分析光谱也是一项挑战。就这样，研究小组在海拔 600 千米的高空发现了可能存在三碳分子（C3）的迹象。在太阳系中，这种表现为蓝色发射的分子迄今为止只存在于彗核周围的物质中。研究小组在土卫六上发现的与三碳有关的吸收线很少，强度也很低，尽管这些吸收线是这类分子所特有的。拉斐尔-席尔瓦说："我们对参与土卫六大气层化学复杂性的不同分子了解得越多，就越能更好地理解可能允许地球生命起源或与之相关的化学进化类型，地球上生命起源的一些有机物被认为是在其大气层中产生的，其过程与我们在土卫六上观测到的过程较为相似。"目前，土星的这颗卫星是太阳系中一个独特的世界，是准备未来观测行星系外行星（即所谓的系外行星）大气层的试验场。在这些行星中，可能有像土卫六这样小而冷的天体。这篇现已发表的文章的第二作者佩德罗-马查多（Pedro Machado）评论说："在类似这种具有挑战性的分析中获得的经验，将有益于詹姆斯-韦伯太空望远镜或欧洲航天局（ESA）未来的阿里尔太空任务的红外观测。"这项工作所使用的数据来自 2018 年 6 月使用 UVES 高分辨率可见光和紫外线摄谱仪进行的观测，该摄谱仪安装在位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）上。还使用了 2005 年用同一仪器收集的存档数据。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

SpaceX与再入大气层的星舰失去联系

SpaceX与再入大气层的星舰失去联系 SpaceX与星舰失去联系，当时星舰尚未再入大气层。这造成发射任务的时间缩短。 直播回放： 标签: #SpaceX #Starship 频道: @GodlyNews1 投稿: @GodlyNewsBot

美“游隼”月球着陆器已在地球大气层烧毁

美“游隼”月球着陆器已在地球大气层烧毁 美国航天局星期五（1月19日）说，美国航天机器人技术公司（Astrobotic）开发的“游隼”月球着陆器登月失败后已按计划返回地球，在地球大气层烧毁，标志其任务终结。 新华社报道，“游隼”月球着陆器（Peregrine Lunar Lander）1月8日搭乘美国联合发射联盟公司研发的“火神半人马座”火箭（Vulcan Centaur），从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空军基地发射升空，原计划2月23日在月球表面“软着陆”。但升空后不久，“游隼”的推进系统出现故障。 Astrobotic过后宣布，“游隼”已无法实现月球“软着陆”计划。Astrobotic在听取美国航天局和太空界分析建议后，认为“游隼”受控重返地球大气层并在大气层中烧毁是最佳选择。 据美国航天局介绍，“游隼”于美国东部时间星期四（18日）下午4时零4分许（新加坡时间星期五凌晨5时零4分许），在南太平洋水域上空受控重返地球大气层。 这是50多年来美国首次执行的登月探测任务，并首次由私企承担这一任务。 “游隼”携带了美国航天局的多种科学仪器及其他商业载荷，包括用于研究月球水和月球表面辐射的传感器等科学仪器。Astrobotic是美国航天局“月球商业运载服务计划”下首批月球着陆器承包商之一。 美国航天局说，还有多家公司将承担未来的七次月球商业运载任务。下一次任务发射时间不早于今年2月。 美国航天局局长纳尔逊说，太空探索充满挑战，“游隼”任务期间收集了科学和航天数据，有助于更好准备未来的登月任务。 2024年1月20日 3:04 PM