哈勃太空望远镜看到遥远的热木星世界上狂野的极端天气-加热和潮汐锁定导致在系外行星WASP-121b的大气中产生强烈的气旋和强大的风暴。

哈勃太空望远镜已经看到旋风在880光年之外的一个热木星的动态大气层中肆虐，这要归功于观测和计算机建模，这些观测和建模有朝一日可以应用于表征较小的岩石系外行星天气。

这颗名为WASP-121b的行星质量大约是我们太阳系木星的1.16倍，并且围绕其恒星运行的距离仅为388万公里（241万英里）。这只是地球和太阳之间距离的2.6%。此外，WASP-121b仅在1.27天内就绕其恒星转一圈。换句话说，它的一年只有1.27个地球日长。

WASP-121b离恒星如此之近，也被潮汐锁定，这意味着它在其轨道上围绕其轴旋转，因此它总是显示出与恒星相同的半球。它的永久性昼侧温度达到2,329摄氏度（4,224华氏度）左右，导致WASP-121b的大气变得膨胀，将行星的半径扩大到比我们心爱的木星大75%。在这个令人难以忍受的热漩涡中，人们怀疑蒸发的铁，钡和钛和钒的氧化物在地球的大气中，在白天和黑夜之间的天气锋面上形成了熔液金属的阵雨。因此，WASP-121b成为一个极好的观测目标。

一位艺术家对于轨道靠近它的恒星WASP-121b的印象，热量引发了强大的旋风。（图片来源：NASA/ESA/Quentin Chanaeat(ESA/STScl)/Mahdi Zamaai(ESA/Hubble)）

哈勃太空望远镜分别在2016年6月和11月以及2018年3月和2019年2月四次观测到WASP-121系统。每一次，这颗行星在其轨道上都处于不同的位置，包括在其恒星的前面过境和消失在后面。这使得加利福尼亚理工学院的杰克·斯金纳（Jack Skinner）领导的一组天文学家能够确定WASP-121b在不同角度和不同阶段（如月球）时的亮度变化。

然后，通过应用计算机建模，斯金纳和他的同事可以确定数据可以揭示关于这颗行星的大气。“我们的系外行星大气模拟显示的细节使我们能够准确地模拟像WASP-121b这样的超热行星上的天气，”斯金纳在一份声明中说。哈勃的观测表明，WASP-121b的大气层是动态的，因为永久白天和永久夜晚之间的温度梯度产生了巨大的风暴和旋风；天气锋也冲刷着地球和冷热空气区域形成，改变生长和混合。这些天气特征是准周期的，在地球大约五天的时间尺度上变化。“我们从这些观测中提取的信息被用来推断WASP-121b在不同时间的化学，温度和大气云层。太空望远镜科学研究所的昆廷·昌加特在同一声明中说。“这为我们提供了地球随时间变化的精美图片。

不是第一次观测到系外行星上的天气。例如，在2009年，天文学家使用斯皮策太空望远镜观察另一个名为HD 80606b的热木星，它围绕其恒星运行111天，类似彗星的轨道-相当偏心-看到它靠近它的恒星灯心草。这导致世界升温，在其大气层中产生巨大的风暴，然后随着行星从恒星上移开而逐渐消失。然而，WASP-121b特别代表了在描述系外行星天气方面又向前迈进了一步。“组装的数据集代表了单个行星的大量观测时间，并且是目前唯一一致的此类重复观测集，”陈说。

新哈勃望远镜图像显示土星环上有神秘辐条，虽然WASP-121b太热了，不适合居住，而且作为一个气体巨星，无论如何都不会有固体表面，但斯和陈团队使用一定技术可以缩小其液态规模，应用于较小的岩石系外行星。

“研究系外行星的天气对于了解其他世界系外行星大气的复杂性至关重要，特别是在寻找具有宜居条件的系外行星时，”陈说。通过这样做，我们不仅可以更好地了解系外行星，而且还可以通过与系外行星的行为进行比较和对比，了解更多关于我们自己太阳系中行星（如木星）上的天气。

By: Keith Cooper

FY: 何丹怀

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