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天文学家把望远镜对准遥远的系外行星,想看清它们大气里有什么,结果一次次读出近乎空

天文学家把望远镜对准遥远的系外行星,想看清它们大气里有什么,结果一次次读出近乎空白的信号。本该像指纹一样标明各种气体成分的特征,全糊成一片,什么都认不出来。

这些行星属于一个我们身边找不到样本的家族,叫迷你海王星:比地球大一圈,比海王星小一号,裹着厚厚的大气。在已知的系外行星里,超过1/3都是这一类,太阳系里却一颗都没有。

我们看不到它们的真容,只能靠各种间接手段去猜。詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope)把数据越攒越多,那条诡异的曲线越来越清楚,可没人说得出大气里到底是什么,能把光挡得这么严。

直到一个研究汽车发动机的人,看到了这条曲线。

芝加哥大学博士后杨智贤(Jeehyun Yang,音译)读博时是化学工程师,干的就是燃烧发动机。喷气机、柴油机、汽油机,他见过上千条这样的曲线,随着燃烧温度变化,烟尘的生成量画出一条特征峰值,而迷你海王星那条不透明度曲线,和它几乎一个模子。

燃料一烧就冒黑烟。黑烟的主要成分是一种叫多环芳烃的分子,是碳氢燃料在高温下不完全燃烧的产物。地球上,你挂空挡猛踩油门,排气管喷出的黑烟就是这个。

行星表面的温度,和发动机燃烧的温度对不上。但杨和同事清楚,这些行星的大气又厚又重,往深处走,压力和温度都会飙上去。算到某个深度,那里的条件正好够烧出烟灰。就像行星深处埋了一台天然的柴油机。

峰值完全吻合,杨说,眼下所有的行星观测都落进了这套框架。

大气深处造出来的烟灰,慢慢飘到高层,结成一层霾。望远镜读到的那片空白,很可能就是这层烟。这项研究5月18日发表在《天体物理学杂志快报》上。

这层烟不会让这些行星变得宜居,它们本就毫无指望。迷你海王星贴着自己的恒星转,烤得滚烫,表面大概要么是岩浆的海,要么在高压下硬得像钻石。

但烟灰的多少能当一把尺子。烧出多少烟,取决于大气里碳和氧的比例;一颗行星最初在恒星系的哪个位置凝聚出来,碳氧比会留下印记。把碳氧比量准了,就多一条线索,去缩小那些可能宜居的行星的搜索范围。

据杨智贤说,这是头一回有人把化学工程用到系外行星研究上。一条在发动机台架上见过上千遍的曲线,最后解释了遥远的系外行星,为什么蒙着一层烟。

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图源:Louise Lerner

信源:Lerner, Louise. "'Mini-Neptune' exoplanets may have smoggy atmospheres similar to diesel exhaust." Phys.org, edited by Lisa Lock, 2 June 2026