棉花糖般的行星WASP-107 b中隱藏著令人驚訝的低甲烷含量和超大內核。這些發現是基於詹姆斯-韋伯太空望遠鏡所獲得的數據，標誌著對系外行星核心質量的首次測量，很可能成為未來行星大氣和內部研究的基礎，而這是尋找太陽系外宜居世界的關鍵方面。

藝術家繪製的WASP-107 b 概念圖顯示了該行星氣體包層中的湍流大氣混合。資料來源：Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins 大學

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的數據顯示，WASP-107 b 的甲烷含量大大低於預期，而且其內核大得出奇，為了解其大氣化學和內部動力學提供了關鍵資訊。

第一作者、約翰-霍普金斯大學布隆伯格地球與行星科學傑出教授戴維-辛（David Sing）說：”觀察數百光年外的行星內部聽起來幾乎是不可能的，但是當你知道了它的質量、半徑、大氣成分和內部的熱度之後，你就掌握了了解內部情況以及核心有多重所需的所有信息。這件事了。 “

這項研究最近發表在《自然》雜誌上，研究結果表明，這顆行星的甲烷含量比預期少一千倍，地核質量比地球大12倍。

WASP-107 b 的藝術家概念圖，這是一顆溫暖的類似海王星的系外行星，距離地球約200 光年。圖片來源：Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins 大學

WASP-107 b 是一顆被炙熱的大氣層包裹著的巨型行星，它像棉花一樣蓬鬆，圍繞著大約200 光年外的恆星運行。它之所以蓬鬆，是因為它的構造：木星大小的世界，質量只有木星的十分之一。

儘管它有甲烷–地球上生命的組成成分–但由於其距離母恆星很近，而且缺乏固體表面，這顆行星並不被認為是宜居的。但它可能蘊藏著行星晚期演化的重要線索。

在《自然》雜誌發表的另一項研究中，其他科學家也用韋伯望遠鏡發現了甲烷，並對這顆行星的大小和密度提供了類似的見解。

辛說：『我們想研究與太陽系氣態巨行星更相似的行星，它們的大氣中含有大量甲烷。這就是WASP-107 b的故事變得非常有趣的地方，因為我們不知道為什麼甲烷含量如此之低”。

新的甲烷測量結果表明，當甲烷分子從行星內部向上流動時，會與上層大氣中的其他化學物質和星光相互作用，轉化成其他化合物。研究團隊也測量了二氧化硫、水蒸氣、二氧化碳和一氧化碳，發現WASP-107 b的重元素含量超過天王星和海王星。

這顆行星的化學特徵開始揭示行星大氣在極端條件下的表現這一難題的關鍵部分。他的團隊將在明年利用韋伯望遠鏡對另外25顆行星進行類似的觀測。 “我們從未能夠詳細研究系外行星大氣中的這種混合過程，因此這將大大有助於我們了解這些動態化學反應是如何進行的。當我們開始研究岩石行星和生物標誌物特徵時，我們肯定需要這些東西。

共同領導這項研究的約翰-霍普金斯大學行星科學博士生紮法爾-魯斯塔姆庫洛夫（Zafar Rustamkulov）說，科學家曾猜測這顆行星過度膨脹的半徑是由內部熱源造成的。透過將大氣層和內部物理學模式與韋伯的WASP-107 b 數據結合，研究小組解釋了這顆行星的熱力學如何影響其可觀測到的大氣層。

魯斯塔姆庫洛夫說：「這顆行星有一個炙熱的內核，這個熱源正在改變深層氣體的化學成分，同時也在推動這種從內部湧出的強烈對流混合。我們認為，這種熱量正在導致氣體的化學性質發生變化，特別是破壞了甲烷，使二氧化碳和一氧化碳的含量升高。

這些新發現也是科學家們能夠在系外行星內部與其大氣層頂部之間建立的最清晰連結。去年，韋伯望遠鏡在大約700光年外的一顆名為WASP-39的系外行星上發現了二氧化硫，首次證明了大氣中的化合物是由星光驅動的反應生成的。

約翰斯-霍普金斯大學的研究小組目前正在重點研究是什麼可能使地核保持高溫，並期待可能有類似於導致地球海洋潮漲潮落的力量在起作用。他們計劃測試這顆行星是否受到恆星的拉伸和牽引，以及如何解釋內核的高熱。

編譯來源：ScitechDaily