詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）對WASP-39b進行了詳細分析，揭示了一顆遙遠行星”早晨”和”傍晚”兩側不同的大氣狀況，這是一顆潮汐鎖定的系外行星，其早晚兩側的大氣狀況各不相同，早晨較陰涼，而晚上則較炎熱。

根據美國太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡以及其他太空和地面望遠鏡的間接凌日觀測結果，這幅藝術家的概念圖展示了系外行星WASP-39 b可能的樣子。資料來源：NASA、ESA、CSA、Ralf Crawford（STScI）

利用高功率望遠鏡測量系外行星（太陽系外的行星）的大氣層已經有一段時間了。然而，大氣層一直被認為在整個行星上都是一樣的。

7月15日發表在《自然》（Nature）雜誌上的這項新分析聚焦於一顆擁有非凡大氣層的行星，揭示了這顆行星獨特的”早晨”和”傍晚”兩面。這項研究由太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute）領導，倫敦帝國學院（Imperial College London）的一名研究人員進行了部分分析。

這顆巨行星被命名為WASP-39b，它的半徑比木星大，但質量與土星相似，圍繞著一顆距離地球約700 光年的恆星運行。它與恆星的距離也非常近，這使得它每天的表面最高溫度超過1000°C（1800°F），這意味著它完成一次”日”自轉所需的時間與完成一次軌道自轉所需的時間相同。

這也意味著它是”潮汐鎖定”的：行星的同一面始終朝向恆星，就像月球的同一面始終朝向地球一樣。這就形成了行星恆定的”白天”和恆定的”夜晚”兩面，但關鍵的是，在這兩面之間還有”早晨”和”傍晚”兩面。

倫敦帝國學院物理系的詹姆斯-柯克（James Kirk）博士說：”太陽系中沒有這樣的行星，但我們觀測到的大多數繞遙遠恆星運行的行星都比較近，軌道很短，比如WASP-39b 。

太空望遠鏡科學研究所的系外行星研究員、該研究的第一作者內斯托爾-埃斯皮諾薩（Néstor Espinoza）評論說：”這項分析也特別有趣，因為你獲得了關於這顆行星的三維訊息，這在以前是沒有的。膨脹。

科學家透過測量行星從其恆星前方經過時接收到的光線，發現系外行星大氣層的相關資訊。在此過程中，恆星的光線會透過行星大氣層的過濾而改變。詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）上的儀器可以檢測到這些變化，其特定的特徵揭示了大氣層中的不同分子。

不過，這種技術假定整個地球表面的大氣層大致相同。

在WASP-39b 上，始終面向恆星的白天一側要比夜晚一側熱得多。由於行星自轉的方式，這種巨大的溫差被認為在赤道上形成了一股朝一個方向移動的強風。這就形成了”晨風”和”晚風”。 “晨風”是涼爽的夜風吹向白天的一側，而”晚風”是炎熱的白天風吹向夜晚的一側。數據顯示，傍晚的溫度明顯較高，達到灼熱的800°C（1500°F），而早晨的溫度相對較低，為600°C（1100°F）。

雲層的形成與溫度有關，因此研究小組預計早晨和傍晚的雲層數量會有所不同。他們使用了幾種分析JWST 數據的方法來測試這一點，結果發現正如預測的那樣，早晨比傍晚雲量更多。

柯克博士開發了其中一種分析技術，它只關注行星開始和結束穿過恆星表面時接收到的光線。由於在這些時刻只有行星的邊緣”接觸”恆星的圓盤，因此恆星的光線只能分別通過大氣層的早晨或傍晚兩側進行過濾。分析結果與團隊其他成員完成的其他分析結果非常吻合，團隊成員包括來自美國和歐洲的研究人員。

研究小組現在希望擴大他們的分析範圍，以包括來自JWST 上更多儀器的數據。這款望遠鏡攜帶的儀器可以分析從可見光到紅外線等一系列波長的光線，從而揭示WASP-39b 大氣差異的更多細節。

柯克博士說：”現在，我們已經證明了這種方法在JWST 上的可行性，而且JWST 的精度非常高，這確實為我們了解和測量系外行星的大氣環流開闢了一條新途徑，而我們以前對這些行星的大氣環流基本上不敏感”。

編譯自/ ScitechDaily