小而凉爽的含硫系外行星可能有助于编写行星形成的配方

在距离我们太阳系约96光年的气态“矮”系外行星的大气中，令人惊讶的黄色二氧化硫雾霾使这颗行星成为科学家试图了解世界如何形成的主要目标。下面由无心号小苏带大家了解具体情况。

天文学家在2012年发现了这颗行星GJ 3470 b，当时这颗行星的阴影穿过了它所环绕的恒星。GJ 3470 b位于巨蟹座，大约是海王星的一半大小，质量是地球的10倍。在随后的几年里，研究人员使用哈勃和斯皮策太空望远镜收集了有关该行星的数据，最终在詹姆斯·韦伯太空望远镜的两次观测中达到高潮。

太阳系外的行星 – 称为系外行星 – 如GJ 3470 b是研究行星如何产生的研究人员的有趣课题。理想情况下，天文学家从一颗穿过行星大气层边缘的恒星中捕捉到光。这使他们能够组装分量光或其光谱的测量值，该读数以该大气中发现的有趣分子的尖峰和低谷特征为标志。

“问题是，每个人都看着这些行星，而且通常每个人都看到平坦的线，”威斯康星大学麦迪逊分校天文学教授托马斯·比蒂说。“但是当我们看着这个星球时，我们真的没有得到一条平坦的线。

他们看到了水、二氧化碳、甲烷和二氧化硫的证据，比蒂今天在麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议上提出了这些发现，他将很快与来自亚利桑那州立大学、亚利桑那大学、美国宇航局艾姆斯研究中心和其他组织的合著者一起发表在《天体物理学杂志快报》上。该论文可在arXiv预印本服务器上找到。

GJ 3470 b是最轻和最冷（平均只有325摄氏度，或超过600华氏度）的系外行星，含有二氧化硫。这种化合物很可能是行星大气中活跃化学反应搅动的迹象，当来自附近恒星的辐射炸开硫化氢的成分时，硫化氢的成分就会产生，然后硫化氢会寻找新的分子伙伴。

“我们没想到我们会在这么小的行星上看到二氧化硫，在一个我们没有预料到的地方看到这种新分子是令人兴奋的，因为它为我们提供了一种新方法来弄清楚这些行星是如何形成的，”比蒂说，他在加入威斯康星大学麦迪逊分校之前曾在詹姆斯韦伯太空望远镜担任仪器科学家。“小行星特别有趣，因为它们的组成实际上取决于行星形成过程是如何发生的。

占卜这一过程是比蒂研究的重点之一。这有点像只在面包师工作开始时监视他们，然后在快到甜点的时候再监视他们。

“摆在我们的桌子上，我们有做蛋糕的所有成分，我们有一个成品蛋糕，”他说。“现在，我们能否通过测量蛋糕中的成分来找出配方——将原材料转化为最终产品的步骤。”

像比蒂这样的天文学家希望他们能够做到这一点：通过观察系外行星中的物质来找出行星形成的秘诀。

“在像GJ 3470 b这样小的行星中发现二氧化硫，为我们提供了行星形成成分表上的另一个重要项目，”Beatty说。

在 GJ 3470 b 的情况下，还有其他有趣的功能可能有助于填写该配方。行星围绕其恒星的轨道几乎越过恒星的两极，也就是说，它与系统中行星的预期路径成 90 度角旋转。它离恒星也出人意料地很近，足够近，以至于来自恒星的光正在将大量的GJ 3470 b大气层吹到太空中。自形成以来，这颗行星可能已经失去了大约40%的质量。

近距离、不协调的轨道表明，GJ 3470 b曾经在其系统的其他地方，在某个时候，这颗行星被另一颗行星的引力纠缠在一起，并被拉入一条新的路径，最终将其安置在另一个社区。

“导致极地轨道的迁移历史以及所有这些质量的损失 – 这些是我们通常不知道我们正在研究的其他系外行星目标的事情，”比蒂说。“这些是创造这颗特殊行星的配方中的重要步骤，可以帮助我们了解像它这样的行星是如何形成的。

通过对行星大气中残留成分的进一步分析，以及威斯康星大学麦迪逊分校威斯康星州起源研究中心（Wisconsin Center for Origins Research）专门研究原行星盘和迁移动力学的同事的帮助，GJ 3470 b可能有助于Beatty和其他人理解像它这样的行星是如何变得如此令人垂涎欲滴的——至少从天文学家的角度来看是这样。