這幅藝術家的概念圖展示了炙熱的氣體巨型系外行星WASP-43 b的模樣。 WASP-43 b是一顆木星大小的行星，環繞著大約280光年外的一顆恆星，位於六分儀座。這顆行星的軌道距離約130 萬英里（0.014 個天文單位，或AU），大約19.5 小時就能繞行一圈。由於離恆星如此之近，WASP-43 b 很可能被潮汐鎖定：它的自轉速率和軌道周期相同，因此始終有一面朝向恆星。

根據該行星發出的5 至12 微米中紅外光量進行的溫度測量顯示，其夜面可能被厚厚的高雲覆蓋。光譜測量表明，日側和夜側都存在水蒸氣。但由於溫度太高，液態水無法存在，雲層可能是由微小的礦物顆粒而不是水滴組成的。夜側令人驚訝地缺乏甲烷，這表明強勁的東風正在混合地球周圍的大氣氣體。這幅插圖是根據韋伯中紅外線儀器（MIRI）收集的新數據，以及包括哈伯和史匹策在內的其他地基和天基望遠鏡之前的觀測數據。韋伯還沒有捕捉到該行星的任何影像。資料來源：NASA、ESA、CSA、Ralf Crawford（STScI）

科學家利用詹姆斯-韋伯望遠鏡對WASP-43b進行了研究，發現了高空雲層以及日夜兩側的巨大溫差。他們的發現為了解這顆行星的極端氣候和大氣動力學提供了啟示。

紐約大學阿布達比分校的科學家研究員Jasmina Blecic與天文物理學和太空科學中心（CASS）的Ian Dobbs-Dixon副教授以及詹姆斯-韋伯太空望遠鏡凌日系外行星早期釋放科學（JTEC-ERS）團隊一起，利用美國太空總署的詹姆斯-韋伯望遠鏡揭示了一顆巨型系外行星大氣層的新細節，這顆行星的大小與木星相似。其中包括對該行星塵埃雲的突破性觀測。

在最近發表在《自然-天文學》上的一項研究中，研究人員詳細介紹了他們是如何測試韋伯中紅外線儀器（MIRI）的無與倫比的能力，並觀測WASP-43b（一顆巨大的、充滿氣體的系外行星）的整個軌道的。這些”相位曲線”觀測是在韋伯的就職年進行的，它們揭示了整個行星的溫度分佈，並揭示了行星的氣候。研究人員發現，這顆行星的夜間雲層很厚，令人驚訝地缺乏甲烷，整個大氣層中的水無所不在。這是首次推斷行星夜間有雲；與在地球上觀測到的典型雲層相比，在行星大氣中發現的雲層高度要高得多。

行星特徵和軌道

WASP-43b的大小和質量與木星相當，但它的行星特徵卻與木星大相逕庭。它的宿主恆星WASP-43A 比我們的太陽更冷更紅，距離地球約86 光年。 WASP-43b 的軌道與其恆星非常接近，因此一年只持續19.5 小時。由於距離太近，這顆行星的自轉與軌道同步，一側始終朝向恆星，這與我們觀測到的月球潮汐鎖定現象類似。因此，行星的一半（日面）長期被照亮，溫度很高，而另一半（夜面）則長期被陰影籠罩，溫度低得多。

Blecic說：「我們在這顆行星圍繞恆星運行時使用紅外光譜儀對其進行了觀測，這樣我們就可以研究其大氣層不同區域發出的光。這使我們能夠區分白天和夜晚的溫度，並識別雲層和各種分子的存在。得出有關該行星氣候的結論。

研究團隊發現，WASP-43b長期被光照的日側溫度高達華氏2285度（1250攝氏度），而行星的夜側雖然長期被陰影籠罩，但溫度仍然很高，為1115華氏度（600攝氏度）。

極端氣候和大氣動力學

多布斯-迪克森是研究三維大氣模型和系外行星大氣熱量再分佈的專家，他說：”由於行星的夜面沒有陽光直射，導致晝夜溫差極大，從而形成了異常強烈的風。地球上的風也是由於溫度的變化以類似的方式形成的，而WASP-43b 與其宿主恆星的距離很近，這就造成了更極端的溫度差異。超過了地球上的風速，這對於熱量的分佈和行星整體氣候的形成至關重要”。

此外，將這顆行星的溫度圖與複雜的三維大氣模型進行比較後發現，這種溫度對比比預期的無雲大氣更強烈。這表明，這顆行星的夜面籠罩在一層厚厚的雲層中，阻擋了大部分本來可以觀測到的紅外線輻射。與地球上的水雲不同，這顆極熱行星上的雲層類似塵埃，由岩石和礦物質組成。

令人驚訝的是，儘管有這麼厚的雲層，JTEC-ERS 小組還是在地球的夜間探測到了清晰的水訊號。這使他們首次確定了雲層的高度和厚度，揭示了與地球雲層相比它們不同尋常的高度和密度。研究人員也探測到風驅動的混合，即所謂的”化學失衡”，它能迅速地將氣體輸送到整個行星的大氣層中，並產生均勻的大氣化學成分。

編譯自/ ScitechDaily