印证之前成果并有惊人发现

文章来源：中国科学报 赵熙熙

研究人员分析了被木星大气过滤后的由木卫三反射的光线。图片来源：ESA/NASA

　　天文学家观测木星已经有几个世纪的历史，然而一项将这颗气态巨行星视为系外行星的新研究，却有助于科学家更好地阐释环绕在数百光年之外的恒星周围的气体。这项研究在很大程度上证实了关于木星的传统认知，同时也带来了一些惊喜，包括之前从未在这颗行星上发现的冰晶云。

　　目前已知有数百颗行星围绕着系外恒星运转，而前者用天文望远镜几乎是无法直接观测到的。然而在少数情况下——当一些系外行星位于母星与地球之间时，天文学家却能够通过解释穿越行星大气的恒星光线从而对这些行星的构成进行分析。

　　但是，低分辨率以及实验噪音却意味着，上述观测结果——通常只在围绕明亮恒星运转的大型行星中可行——往往存在争议。加利福尼亚州山景城美国宇航局（NASA）下属埃姆斯研究中心天文学家Tyler Robinson表示：“这些模型给了我们答案，但我们却总是不知道是否能够相信它们。”如今，西班牙加纳利群岛天体物理学研究所天体物理学家Pilar Montaés-Rodríguez和她的同事设计了一种方法，从而将这一理论应用到木星研究上。

　　那些用于研究系外行星大气的技术并没有被直接转化到木星身上，这是因为后者的轨道从未位于地球与太阳之间。因此，与直接观测透过木星大气的太阳光不同，研究人员分析了当木星位于太阳及其最大卫星木卫三之间时，阳光在木卫三上的反射情况——换句话说，这时木星在木卫三上正逐渐引发一场日蚀。

　　利用智利巴拉纳欧洲南方天文台的甚大望远镜，以及加纳利群岛拉帕尔马天文台的威廉赫褐尔天文望远镜，研究人员分析了在不同波长下穿越木星大气的光线吸收与发射数据，从而建立了一个木星大气化学构成的图谱。

　　光谱分析表明，木星是被包裹在一层云团中的一颗富含甲烷的行星，这些云团能够散播光线，从而使得精细研究木星的构成变得更加困难。这篇论文的合著者之一、加纳利群岛天体物理学研究所的Enric Pallé表示，这两项发现与针对木星的直接观测结果相一致。

　　研究人员在2月7日的预印服务器arXiv上报告了这一研究成果。

　　Montaés-Rodríguez说，将这些光谱与天文学家已知的气态巨行星光谱进行比较，将为他们更加深刻地理解遥远的外星世界提供一颗“罗塞塔石”（编者注：解释古埃及象形文字的可靠线索）。

　　剑桥市麻省理工学院天文学家Sara Seager表示：“这是一个非常聪明的办法，并且实施得非常出色。”

　　这项研究还发现了一个惊人的细节，即在木星上层大气中存在一个冰晶层。Pallé表示，这一发现可能存在争议，因为这颗行星已知含有非常少量的水蒸气，但他推测，可能曾经有彗星在木星历史的某一阶段将水储存在那里。研究人员同时还在木星上发现了钠的痕迹，他们同样也将其归因于彗星的残骸，或者是从另一颗卫星木卫一那里得来的。

　　木星是太阳系从内向外的第五颗行星，也是太阳系中体积比较大、自转最快的行星。它的质量为太阳的千分之一，但为太阳系中其他七大行星质量总和的2.5倍。木星卫星累计达68颗。木星是一个气体行星。气态行星没有实体表面，它们的气态物质密度随深度的变大而不断加大。木星主要由氢和氦组成，它是由86%的氢和14%的氦组成的，中心温度估计高达30500摄氏度。

转载自http://www.cas.cn/kj/201502/t20150217_4314960.shtml