每天早晨，在巨大的系外行星 WASP-94A b 上，天空中都會聚集岩石礦物雲。到了晚上，那些雲彩就消失了。
天文學家利用詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (JWST) 的觀測結果，在距離地球近 700 光年的 Microscopium 星座的遙遠世界上發現了這種非凡的每日天氣週期。這項發現是科學家首次直接觀察到熱木星系外行星上的雲循環。
這項發現也使研究人員更清楚地了解地球的大氣層，幫助他們更了解世界是由什麼組成的以及天氣如何變化。該研究發表在期刊上 科學。
「我觀察系外行星已經 20 年了，普遍的雲層一直是我們的眼中釘。我們很早以前就知道，在炎熱的木星行星上雲層很普遍，這很煩人，因為這就像試圖透過有霧的窗戶觀察這顆行星一樣，」首席研究員 David Sing 和約翰傑出科學行星布魯姆斯伯格霍迪·辛 (John Hodei Sing) 說道。 “除了清除視野之外，我們還可以確定雲的成分以及它們在地球上移動時如何凝結和蒸發。”
極端天氣 WASP-94A b
為了研究 WASP-94A b，科學家們觀察了這顆行星從其主恆星前面穿過。在這條路線中，JWST 能夠分別研究行星穿過星光時的前緣和後緣。
第一個邊緣代表地球的早晨一側，大氣風將空氣從涼爽的夜晚一側輸送到炎熱的白天一側。最後的邊緣是傍晚的一面，空氣恢復黑暗。
觀察顯示早晨和晚上的情況有顯著差異。早晨的一面充滿了由矽酸鎂構成的雲，矽酸鎂是地球岩石中常見的礦物質。然而，晚上幾乎萬裡無雲。
研究人員認為，雲層消失有兩種可能的解釋。一種想法是，強風將雲層拖入太陽熱側的行星大氣層，有效地將它們隱藏起來。另一種可能性是，雲層在溫度達到 1000 度以上時會蒸發，類似於地球上晨霧燃燒的情況，但在極端條件下進行。
「這是一個巨大的驚喜。人們期待一些差異，例如早上比晚上涼爽——這是我們在地球上自然經歷的事情，」辛格說。 “但我們看到的是地球兩側天氣和雲層的巨大差異，這確實是二分法，這改變了地球的整體情況。”
詹姆斯韋伯的《穿越雲層的外星人》
更清晰的夜空為科學家提供了以前用哈伯等老望遠鏡不可能實現的機會。透過隔離地球無雲的一面，研究人員可以直接研究大氣本身，而不是對多雲和晴朗的區域進行平均。
第一作者薩格尼克·穆克吉 (Sagnick Mukherjee) 說：「利用哈伯望遠鏡，當我們進行這種觀測時，我們獲得了整個行星的平均視圖，以及雲層和大氣數據，而且它們是無法區分的。」他是亞利桑那州立大學的博士後研究員，當時是約翰·霍普金斯大學和加州大學聖克魯斯分校的學生。 “JWST 的這種方法使我們能夠本地化我們的觀察，這幫助我們了解雲端週期。”
更清晰的數據也揭示了有關地球化學成分的長期謎團。早期的測量表明，WASP-94A b 的氧和碳含量是木星的數百倍，這與行星形成理論不一致。
新的觀察描繪了一幅截然不同的畫面。科學家現在估計，這顆行星的氧氣和碳含量是木星的五倍，這使得它比之前認為的更類似於我們太陽系的巨行星。
通往異國情調的新窗口
熱木星是巨大的氣體行星，軌道非常接近恆星，甚至比水星繞太陽的距離還要近。由於其強烈的熱量和輻射，這些行星為科學家提供了完美的自然實驗室，以研究大氣的化學成分和極端條件下雲的行為。
在研究了 WASP-94A b 後，研究團隊又觀察了另外八顆熱木星，並在另外兩個星球上發現了類似的雲週期：WASP-39 b 和 WASP-17 b。
研究人員隨後計劃使用更大的 JWST 觀測計劃來擴大搜尋範圍，該計劃將研究許多不同系外行星的雲週期，其中包括一顆以偏心軌道穿過宜居帶的不尋常氣態巨行星。
