一颗距离地球约690至700光年的系外气态巨行星,近日因“天气不均”现象引发科学界关注。这颗编号为WASP-94A b的行星位于大熊座方向,质量约为木星的一半,轨道半径仅0.055天文单位,绕母恒星公转周期仅3.95天。最新研究显示,其大气层存在显著的晨昏差异:晨侧被厚云覆盖,昏侧则相对晴朗。
传统研究系外行星大气的方法主要依赖透射光谱技术——通过分析行星凌星时恒星光线穿过大气层后的光谱特征,推断大气成分。然而,这种方法默认行星大气层性质均匀,对潮汐锁定行星并不适用。这类行星因永远以同一面朝向恒星,昼夜温差极大,赤道区域会形成超高速自转风,将夜侧形成的云层吹向晨侧。
由约翰斯·霍普金斯大学天体物理学家萨格尼克·穆克吉领导的团队,利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的近红外成像与无缝光谱仪(NIRISS),在WASP-94A b凌星期间首次分离出晨昏两侧的透射光谱。数据显示,晨侧光谱呈现向短波方向抬升的斜线特征,表明高空气溶胶遮挡了深层大气;而昏侧光谱则清晰显示出水蒸气信号,且气溶胶含量极低。
建模分析进一步揭示,该行星平均温度超过1500开尔文(约1227摄氏度),昏侧比晨侧高约450开尔文(约177摄氏度)。这种温差导致夜侧冷却区域先形成云层,随后被时速数千公里的赤道风携带至晨侧。当云滴进入白昼高温区后逐渐蒸发,待气流抵达昏侧时,天空已基本放晴。研究团队指出,铁或硅酸镁等潜在气溶胶材料在昏侧的高温环境下无法维持固态,这是造成天气差异的关键因素。
这项发现对系外行星研究具有重要启示。科学家推测,类似的气候模式可能普遍存在于其他潮汐锁定行星,包括尺寸更小的亚海王星和超级地球。不过受限于当前观测能力,直接分离这类小型行星的晨昏光谱差异仍具挑战。研究团队强调,未来需结合更多高精度观测数据,才能全面理解潮汐锁定行星的复杂大气动力学过程。











