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超高温系外行星或下“铁雨” 光谱技术来观测

点击次数:22    发布时间:2020-03-20

  眼下,正值春暖花开,万物复苏的春耕时节。正所谓“一场春雨一场暖,一场秋雨一场寒。”一场场春雨过后,意味着冷空气将会逐渐撤退,暖湿气流将占据主导位置,影响着我国大部分地区的气候。彼时,全国各地的农业生产活动也在明媚的春光中如火如荼地开展。可见,雨水对于农业生产的重要性不言而喻。事实上,下雨这类稀松平常的自然景象正是地球区别于其他星球,孕育众多生命不可或缺的重要条件。

  众所周知,地球自身的气候调节机制,除了通过下雨这一方式外,还有包括下雪、下冰雹等方式。而大自然中存在的龙卷风引发的蛙雨、铁雨、金雨、甚至钱雨则是极端天气下的产物,并不常见。当然,上述这些普通的自然景象只出现在地球上,那么,在地球以外的星球上,是否存在超出人类认知范围内的自然景象呢?这一问题,或许需要依靠科技的力量来加以解答。

  近日,英国《自然》杂志发表的一项天文学研究称,科学家在对超高温系外行星WASP-76b进行观测时发现,这颗系外行星的背阳面会出现“凝铁成雨”的极端景象。据了解,铁作为一种金属元素在太阳系内一般以固体的形式存在于各大行星的内部,而铁以流体的形式降落,这一现象在地球上乃至于整个太阳系内目前为止还没有出现。而即使是先前科学探索发现的大多超高温系外巨行星,其环境也不太可能形成“铁雨”景象。可以说,这一发现彻底颠覆了人们的既有认知,推动了人类对系外行星乃至于整个宇宙的探索进程。

  据了解,超高温系外巨行星这一类星体较为特殊。正如其名,这些行星表面温度超过2000开尔文,接收的太阳辐射大大超过了地球。这意味着,这些星球上很有可能会出现极端的环境。不过,也正是由于这一超高温现象,为我们人类研究系外行星的极端气候和化学特征创造了理想环境。

  进一步了解,在研究过程中,瑞士日内瓦大学天文台研究人员戴维·埃伦赖希及其同事在超高温系外行星WASP-76b昼夜交替时,发现了一条铁谱线,并发现该行星的大气化学特征具有不对称性。随后研究团队利用高色散光谱和大面积光收集区域近距离观测了这种特征。经过观测,最终,研究人员认为铁在该行星的背阳面凝结,且成云的可能性较大,而云在夜间会以降雨的形式落下。

  值得注意的是,在此次研究过程当中,科学家们观测的对象是与地球相距遥远的太阳系外行星,以人类现有的技术根本无法到达。而且,即便是利用探测器代替人类远赴太阳系外观测这颗巨行星,超高的温度也会把探测器瞬间融化。因此,如何做到“足不出户”就可以在地球上近距离观测到遥远的系外超高温巨行星的大气化学特征是研究的重要方向。幸运的是,借助于先进的光谱分析技术,研究人员们解决了这一难题。

  当前,光谱分析作为一种根据光谱图中是否有某元素的特征谱线(一般是最后线)出现来判断样品中是否含有某种元素的定性分析方法已经帮助人类发现了诸如铷、铯、氦等新的元素,并且被广泛应用于有机化学、燃烧过程探究、环境污染探测以及各种材料分析等众多领域,一定程度上推动了人类社会的发展进步。

YL2300 FTIR光谱仪

  宇宙探索至今,从第①颗人造卫星的发射升空,到人类正式飞出地球大气层并成功着陆月球,再到火星探测器成功拍摄火星表面景观,我们对于宇宙空间的探索在一次次艰难曲折中缓缓迈进。而这一切的进步,有赖于科学技术发展的日新月异。可以说,科技的进步支撑着人类航空航天事业的发展。而此次研究能够取得重大发现,亦是离不开科技力量的加码。

  未来,在宇宙探索方面我们还会收获哪些颠覆想象的发现?让我们把这一问题交付给科技,相信科技会给我们一个满意的答案。

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