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标 题太空探索/系外行星大气中的分子 史匹哲首度确认
发信站新绿园 (Sat Mar 3 03:58:13 2007)
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太空探索/系外行星大气中的分子 史匹哲首度确认
天文学家利用美国航太总署(NASA)的史匹哲太空望远镜(Spitzer Space Telescope)首度
捕捉到足够的系外行星(exoplanets)发出的光线,让天文学家得以监别出这些系外行星大
气层中的分子讯号,对於未来针对岩质系外行星进行可能的生命侦测研究而言是一大利多
消息,比天文学家原本预期的时程还提前了许多年。
史匹哲太空望远镜利用红外波段观测了两颗太阳系以外的系外行星HD 209458b和HD
189733b,这两颗是所谓的「热木星(hot Jupiters)」,与木星类似,都是主要由气体组
成的庞大气体巨行星,且轨道非常靠近它们的母星。
观测资料显示这两颗系外行星比天文学家原本预期的还乾而多云。理论学者原本预测热木
星的大气中应该会含有许多的水汽,但HD 209458b和HD 189733b的大气中却都几乎不含有
水的成分。天文学家猜测,或许水分现在都被藏在一层厚厚的无水云层底下,因此侦测不
到。
其中一颗系外行星HD 209458b的观测资料显示大气中含有微小矽酸盐沙粒的讯息,意味着
这颗行星的高空中充满了尘状云,与太阳系的行星都不相同;或许也正是这层浓密的尘状
云将底下的水汽遮蔽而无法侦测到。
要取得系外行星大气中的成分,必须先取得行星大气的光谱--将光按照波长分散开来;某
种原子或分子会在光谱的固定波长产生吸收或发射谱线,天文学家藉此可了解行星的大气
中含有何种成分。不过,因为系外行星距离非常遥远而昏暗,再加上邻近它们的母星,要
取得它们的光谱相当不易。由於行星的辐射大多落在红外波段,而且HD 209458b是颗「凌
日行星」,轨道恰好侧面朝向地球,因此会从母星前方通过使母星亮度变暗的系外行星,
因此天文学家是利用行星凌日的前後过程取得的光谱,扣除母星的红外光谱後,才能取得
系外行星的大气光谱。
天文学家先前曾利用哈柏太空望远镜(Hubble Space Telescope)以可见光波段侦测HD
209458b的光谱,不过只能取得单独的元素,如钠、氧、碳、氢等,这些单独的元素多半
存在於大气的最顶层;此外,哈柏是测量行星凌日过程中的恒星光谱,由此判定HD
209458b的大气化学组成,测量结果显示钠含量比理论预期的少,这点也支持HD 209458b
的大气中有尘埃遮蔽的想法。
目前已知的系外行星将近200颗,其中有14颗为凌日行星。天文学家打算继续利用史匹哲
研究其他的凌日行星,也打算取得更精细的HD 209458b和HD 189733b大气光谱资料,期望
能对系外行星 的大气状态做进一步的了解。这次史匹哲的成功,也使得天文学家燃起希
望,期待不久的未来可以取得类似地球这样大小的岩质系外行星的光谱,再由此监定出是
否出现如氧或甚至是叶绿素(chlorophyll)等有生命存在的关键分子。
(文取自台北市立天文科学教育馆,网址:
http://www.tam.gov.tw)
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