远在天边的云,居然是由沙子构成的...
在遥远星球上的。。。沙云。。。
4个褐矮星,从最热到最冷(从左到右)。中间的两颗褐矮星的温度范围,适合硅酸盐云的形成,因此基本上是沙云。(图片来源:NASA/ JPL-Caltech)
沙云 — — 奇异世界
地球上的云,是由空中漂浮的水滴、冰晶组成。
但是你知道吗,在遥远的星球上,有由沙子组成的云!?
在这些奇异的大气中,云是由微小尘埃颗粒硅酸盐组成的。
一项研究表示,他们首次观察到这些沙云是如何形成的。温度是关键,它需要很热,但却不能太热。
褐矮星和系外行星上的沙云
无论是羽毛型的卷云,还是矗立的雷暴云,我们星球上的云都是由水与冰组成的。
太阳系中的其他行星都有不同种类的云:火星上既有水冰云,也有二氧化碳云;木星的高空云,由氨和氢硫化铵组成。
更奇特的是,一些遥远星球的天空中存在沙云,它是由硅酸盐岩石形成的矿物质组成的。
天文学家已经在一些太阳系外的行星和褐矮星上,发现了这些沙云存在的印记。
褐矮星也是一种奇异的天体,质量比行星还大。
基于现斯皮策太空望远镜(已退役)数据研究,加拿大安大略省西部大学的科学家们观察了硅酸盐云是如何在褐矮星上形成的。
该研究结果发表在同行评审期刊《皇家天文学会月报》上。
沙云是如何形成的
各种类型的云的形成方式都大同小异,那就是 — — 一种关键成分变暖或变热到足以蒸发。
在地球上,冰粒可以蒸发并形成水蒸气云;在其他行星上的云(如火星和木星)可以由不同的成分形成(包括氨、盐甚至硫)。
但是硅酸盐云,也就是沙云,只能在炎热的星球上形成,这是因为硅酸盐需要非常高的温度才能蒸发。
研究表明,该物质所需的大气温度大约在1000摄氏度(1900华氏度)到1700摄氏度(3100华氏度)之间,而且高于这个范围的温度时,硅酸盐仍然是蒸汽。
在其他星球上,云是如何形成的呢?
虽然这项研究涉及的是褐矮星,但研究人员表示,他们的结果同样可以拓展到其他系外行星上。
这一发现为不同行星上云的形成提供了线索,那些在大小、质量和温度上与地球更接近的行星,也是如此。
研究报告的合著者、西安大略大学的斯坦·梅切夫表示: “了解褐矮星和可以形成硅酸盐云的行星的大气,也可以帮助我们了解在大小和温度上与地球更接近的行星的大气中会看到什么。”
当温度范围在3100华氏度(1700摄氏度)到1900华氏度(1000摄氏度)之间时,硅酸盐云可以在褐矮星上形成。
如果太热,硅酸盐就会蒸发;如果太冷,就会变成“雨”,沉入大气层深处。
(图片来源:NASA/ JPL-Caltech)。
虽然褐矮星算不上行星,但其大气层与一些气体巨型星极其相似。
因此,研究这些行星上的大气过程,可以为了解气态巨型系外行星的大气提供线索。
加拿大安大略省西部大学的Genaro Suarez,是这项褐矮星硅酸盐云新研究的首席研究员。
(图片来源:加拿大安大略省西部大学)
依靠斯皮策望远镜,天文学家已经掌握了褐矮星上存在硅酸盐云的一部分证据。
然而,这部分证据有些很薄弱,缺乏有力的证明,因此,现在全面运行的韦伯望远镜将更仔细地观察这些褐矮星。
旧数据,新分析
这项新研究建立在先前分析的基础上,获得了新的结果。
研究人员选择了先前100多个边缘硅酸盐云,并据褐矮星的温度对它们进行了分组。
天文学家已经设定了一个预测的温度范围,在从1900华氏度(1000摄氏度)到3100华氏度(1700摄氏度)
内,褐矮星上应该形成硅酸盐云。
事实上,之前所有的探测都在预测的温度范围内,因此证明,那些褐矮星上存在硅酸盐云。
Genaro Suarez说: “我们不得不挖掘斯皮策望远镜的数据来寻找这些褐矮星,那里有一些硅酸盐云的迹象,我们不知道会发现什么;一旦我们有了正确的数据进行分析,我们会非常震惊。”
褐矮星的质量,位于行星和恒星之间。(图片来源:NASA/加州理工学院/ R。赫特(IPAC))
我们还不知道褐矮星真面孔,但有证据表明,有些褐矮星有条纹状的大气层,就如木星。
这是一颗名为Luhman 16A的褐矮星的艺术家概念图。
(图片来源:加州理工学院/ R。赫特(IPAC))
超出范围的大气呢?
研究人员发现,在更热的大气中,硅酸盐会蒸发;在更冷的大气中,它们要么变成“雨”,要么沉低。
木星上的硅酸盐云?
它与木星的关系很有趣。
如前所述,木星的云层由氨和氢化铵组成,它也可能有硅酸盐云,就像棕矮星一样。
科学家们推测,它们可能存在于这颗巨大行星浓密的大气层深处。
那里的温度,足以供足它们的形成条件。
我们所能看到的大气层顶部,温度太低,也不适合它们的存在。
总结: 加拿大安大略省西部大学的科学家发表了一项新研究,报道了褐矮星、气态巨型系外行星的大气中如何形成沙云(硅酸盐),提出了对这两种大气的新见解。
BY:Paul Scott Andersonand
FY:Alina Zhu
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选文:天文志愿文章组-
翻译:天文志愿文章组-Alina Zhu
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终审:天文志愿文章组-零度星系
排版:天文志愿文章组-零度星系
美观:天文志愿文章组-
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自:https://earthsky.org/space/clouds-of-sand-silicates-brown-dwarfs-exoplanets/
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本文由天文志愿文章组- Alina Zhu翻译自文章作者Paul Scott Andersonand的作品,如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除.
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