在遥远的双鱼座星系中,距离地球约640光年的深处,隐藏着一颗颠覆我们对降雨认知的奇特行星——“WASP-76b”。这颗星球不仅因其极端的天气现象而引人注目,更因其下落的不是水珠,而是炽热的铁水雨而震惊科学界。
“WASP-76b”被归类为“热木星”,这一名称形象地描绘了其特性:与太阳系中的木星相似,但温度却远超木星。尽管其质量略小于木星(约为木星的0.92倍),却因高温膨胀,体积变得比木星还要庞大(半径约为木星的1.8倍)。
“WASP-76b”之所以拥有如此高温,原因在于它与主恒星“WASP-76”的近距离接触。这颗F型主序星比太阳更大,质量约为太阳的1.5倍,半径约为太阳的1.7倍,表面温度高达6000℃,比太阳高出约500℃。而“WASP-76b”与它的距离仅为400多万公里,仅为水星与太阳距离的十分之一。
由于这一极近的距离,“WASP-76b”被潮汐锁定,一面永远朝向主恒星,被称为“昼半球”,另一面则始终背对主恒星,称为“夜半球”。昼半球持续受到主恒星的炙烤,平均温度超过2400℃,而夜半球虽然温度相对较低,但由于大气流动带来的热量传递,平均温度也达到了约1300℃,两者温差高达1100℃。
正是这样的温差,使得“WASP-76b”上出现了前所未有的铁水雨。昼半球的高温足以将金属铁蒸发成蒸气,当这些铁蒸气被大气流动带到相对较冷的夜半球时,会迅速冷凝成液态铁水,并从天空落下,形成壮观的“铁雨”。
科学家的这一发现并非空穴来风,而是基于详细的观测数据和理论模型。当“WASP-76b”从地球视角经过其主恒星前方时,主恒星的光会穿过其大气层。科学家通过分析这些经过“过滤”的光谱,能够探测到行星大气中的化学成分。位于智利的欧洲南方天文台超大望远镜(VLT)在这一过程中发挥了关键作用。
科学家在观测中明确检测到了铁蒸气的特征吸收线,证实了“WASP-76b”大气中存在大量铁蒸气。进一步的研究发现,铁蒸气的吸收信号仅出现在昼半球,而在夜半球则完全消失。这一现象引发了科学家的浓厚兴趣,并在持续的光谱观测中发现了更多线索:在晨昏线附近区域,铁蒸气大量凝聚。
基于这些观测数据,科学家利用行星大气模型进行了理论建模,模拟了铁从蒸发到冷凝的全过程。模拟结果与观测数据高度吻合,进一步证实了“铁雨”现象的存在。科学家还发现,“WASP-76b”大气中除了铁蒸气外,还存在其他金属元素如锂、钠、镁、钙、锰、钾等,但铁蒸气含量最高,具体原因尚待进一步探究。