阿通社阿布扎比2024年5月2日电 - 近日，纽约大学阿布扎比科研人员贾斯米娜-布莱西克和天体物理学和空间科学中心（CASS）副教授伊恩-多布斯-迪克森一起，与詹姆斯-韦伯太空望远镜穿越系外行星早期释放科学（JTEC-ERS）团队共同利用美国宇航局詹姆斯-韦伯望远镜的力量，发现了关于木星大小的巨大系外行星气候的新见解，包括对其充满尘埃的云的首次观察。
在最近发表在《自然天文学》上的一项研究中，研究人员详细描述了他们是如何测试韦伯的中红外仪器（MIRI）无与伦比的能力，并观察WASP-43b的整个轨道的。WASP-43b是一颗巨大的、充满气体的系外行星。这些“相位曲线”观测是在韦伯就职的第一年进行的，揭示了整个行星的温度分布，并阐明了行星气候。
研究人员发现了厚厚的云，地球背面惊人地缺乏甲烷，大气中无处不在的水。这是第一次推断地球背面的云；与地球上观察到的典型云相比，它们是在行星大气中更高的高度发现的。
据介绍，WASP-43b的大小和质量与木星相当，但它的行星特征却明显不同。它的主星WASP-43A比我们的太阳冷得多，也红得多，离地球大约86光年。WASP-43b离它的恒星很近，导致一年只持续19.5小时。
而这种接近导致行星的自转与其轨道同步，一侧始终面向恒星，类似于我们的月球观测到的潮汐锁定。结果，行星的一半（白天）永久被照亮并且非常热，而另一半（夜晚）永久被阴影遮蔽并且要冷得多。
贾斯米娜-布莱西克说，“我们用红外光谱仪观察了这颗行星围绕它的恒星运行，这样我们就可以研究从它大气的不同区域发出的光。“这使我们能够区分白天和晚上的温度，并识别云和各种分子的存在。不同的化学物质吸收红外线中不同波长的光。将这一事实与整个轨道的观察相结合，我们能够限制化学成分、云层覆盖和整个大气层中的热量重新分布，并得出关于地球气候的结论。”
研究小组发现，WASP-43b永久照明的白天温度高达2285华氏度（1250摄氏度），而行星的夜晚虽然永久阴影，但在1115华氏度（600摄氏度）仍然非常热。
“行星背面缺乏直射阳光会导致白天和夜晚之间的显著温差，这促使形成异常强的风，”三维大气模型和系外大气热再分配专家伊恩-多布斯-迪克森指出，“虽然地球上的风因温度变化而以类似的方式形成，但WASP-43b与其主星的接近导致了更极端的温差。这产生了每小时数千公里的风速，远远超过了地球上的风速，这对热量分布和塑造整个行星气候至关重要。”
此外，行星温度图与复杂的3D大气模型的比较表明，这种温度对比度对于没有云的大气层比预期更强。这表明，行星的背面被一层厚厚的云层所覆盖，阻挡了大部分本来可以观察到的红外辐射。与地球的水云不同，这个极热星球上的云类似于尘埃，由岩石和矿物组成。
令人惊讶的是，尽管有这么厚的云层，JTEC-ERS团队还检测到行星背面有清晰的水信号。这使他们首次确定了云层的高度和厚度，揭示了它们与地球云层相比不寻常的高度和密度。
同时，研究人员还检测到风驱动的混合，称为“化学不平衡”，它迅速将气体输送到行星大气层中，并导致均匀的大气化学。