“科幻小说”：首次对系外行星大气的3D观测揭示了一种独特的气候

　　阿斯特罗科学家们透过太阳系外一颗行星的大气层 ，首次绘制出了它的三维结构 。通过结合欧洲南方天文台甚大望远镜（ESO 's VLT）的所有四个望远镜单元，他们发现强风携带铁和钛等化学元素
，在地球大气层中创造了复杂的天气模式。这一发现为详细研究其他外星世界的化学组成和天气打开了大门
。

　　“这个星球的大气层的行为方式挑战了我们对天气如何运作的理解——不仅仅是在地球上，而是在所有行星上。这感觉就像科幻小说里的东西 ， ”智利欧洲南方天文台（ESO）的研究员 、该研究的主要作者Julia Victoria Seidel说 。该研究发表在《自然》杂志上
。

　　这颗行星名为WASP-121b（也被称为Tylos）
，距离地球约900光年，位于船尾座。它是一颗超热的木星 ，一颗气体巨星
，它围绕着它的主恒星运行，距离非常近 ，一年只有大约30个地球小时 。此外
，这颗行星的一面是炙热的，因为它总是面对着恒星 ，而另一面要冷得多
。

　　该团队现在已经深入探测了泰洛斯的大气层
，并在不同的层中发现了不同的风，形成了大气层的3D结构图。这是天文学家第一次能够如此深入细致地研究太阳系外行星的大气层 。

　　“我们的发现令人惊讶：一股急流在行星赤道周围旋转物质 ，而大气低层的另一股气流将气体从热的一面移动到冷的一面
。这种气候以前从未在任何星球上出现过，”塞德尔说
，他也是法国蓝色天文台（Observatoire de la C?te d’azur）下属的拉格朗日实验室（Lagrange Laboratory）的研究员。观测到的急流横跨了半个地球，当它穿过泰洛斯的热面时 ，速度加快
，猛烈地搅动着天空中的大气层 。“相比之下，即使是太阳系中最强的飓风也显得平静 ，
”她补充道
。

　　为了揭示系外行星大气的三维结构
，研究小组使用了ESO VLT上的ESPRESSO仪器，将其四个大型望远镜单元的光合并成一个信号。这种组合模式的VLT收集的光是单个望远镜单元的四倍 ，可以揭示更模糊的细节 。通过观察这颗行星在其主星前的一次完整凌日
，ESPRESSO能够探测到多种化学元素的特征，从而探测到大气层的不同层。

　　该研究的合著者、美国巴尔的摩太空望远镜科学研究所的助理天文学家Leonardo A. dos Santos说：“VLT使我们能够一举探测到系外行星大气的三个不同层
。”研究小组追踪了铁
、钠和氢的运动 ，这使他们能够分别追踪火星大气层深层、中层和浅层的风。他补充说：“这是一种用太空望远镜进行的非常具有挑战性的观测
，突出了地面观测系外行星的重要性 。 ”

　　有趣的是，观测结果还揭示了钛在急流下方的存在 ，这一点在发表在《天文学与天体物理学》上的一项伴随研究中得到了强调
。这是另一个惊喜，因为之前对这颗行星的观测表明
，这种元素不存在，可能是因为它隐藏在大气层深处。

　　“我们能够在如此遥远的距离研究一颗行星的化学组成和天气模式等细节 ，这真的令人兴奋
，
”瑞典隆德大学和欧洲南方天文台的博士生Bibiana Prinoth说，他领导了这项伴生研究 ，是《自然》杂志论文的合著者 。

　　然而
，要发现较小的类地行星的大气层，就需要更大的望远镜
。它们将包括目前正在智利阿塔卡马沙漠建造的ESO超大望远镜（ELT）及其安第斯（ANDES）仪器。“ELT将改变研究系外行星大气的游戏规则 ，”Prinoth说 。“这次经历让我觉得
，我们即将发现我们现在只能梦想的不可思议的事情
。 ”