热木星黑暗面神秘面纱首次揭示

在最新一期《自然·天文学》杂志上，美国麻省理工学院的天文学家公布了一张前所未有的图像，揭示了一个与恒星“潮汐锁定”的系外行星的永久黑暗面的最清晰面貌。这颗引人注目的行星名为“WASP-121b”，是一颗比木星大两倍的巨大气体巨星。此次观测成果为我们提供了关于这颗行星全球大气的首个详尽视图。

WASP-121b于2015年被发现，围绕着一颗距离地球约850光年的恒星运行。它的轨道周期极短，仅需30小时就能绕恒星一周，因此成为了迄今为止探测到的轨道最短的行星之一。由于潮汐锁定的影响，WASP-121b的一侧始终面向恒星，温度极高，而另一侧则长期处于黑暗之中。据研究人员所述，行星的暗面亮度比亮面低约十倍。

借助哈勃太空望远镜上的光谱相机，天文学家们捕捉到了行星更为详细的图景。在这幅精细的图像中，科学家们能够深入研究WASP-121b的水循环情况。在地球上，水的循环过程包括蒸发、云的形成和降雨。在这颗热木星上，水循环过程更为剧烈。在白天，水的原子在高温下被撕裂，这些原子被强风带到暗面后重新结合成水分子，并再次被吹回亮面，从而开始新的循环。

研究小组发现，这颗行星的水循环由高达每秒5公里的风维持。天文学家们认为，类似的水循环过程可能也发生在其他行星上。为了获取更为详尽的数据，研究小组分别在2018年和2019年对WASP-121b进行了为期两个完整轨道的观测。在这两次观测中，研究人员均追踪到了水蒸气存在的证据。

水蒸气的变化特征帮助研究小组绘制了行星亮面和暗面的温度分布图。他们发现，“白昼”区域的温度范围从最深层的2500开尔文到最上层的3500开尔文不等。而暗面的温度则从最深层的1800开尔文到上层大气的1500开尔文不等。值得一提的是，该行星的温度分布似乎呈现出反常的模式，在亮面，温度随着海拔的升高而升高；而在暗面，温度则随着海拔的降低而降低。

研究团队还利用模型揭示了该行星存在由金属如云组成的可能性，包括铁、刚玉和钛等。通过对温度测绘的观察，研究小组发现这颗行星最热的区域转移到了恒星正下方的“亚恒星”区域的东部，他们推测这种转移是由强风造成的。

麻省理工学院卡夫利天体物理和空间研究所的博士后托马斯·米卡尔·埃文斯表示，此次观测使他们对系外行星气象学有了全面的了解，真正实现了“全星球视野”。这一重要突破有望为我们揭示更多关于宇宙神秘角落的秘密。