是真是假?遙遠星系,不一樣的雲?

遠在天邊的雲,居然是由沙子構成的…

在遙遠星球上的。。。沙雲。。。

在遙遠星球上的。。沙雲。。。

4個褐矮星,從最熱到最冷(從左到右)。中間的兩顆褐矮星的溫度範圍,適合矽酸鹽雲的形成,因此基本上是沙雲。(圖片來源:NASA/ JPL-Caltech)

沙雲 — — 奇異世界

地球上的雲,是由空中漂浮的水滴、冰晶組成。

但是你知道嗎,在遙遠的星球上,有由沙子組成的雲!?

在這些奇異的大氣中,雲是由微小塵埃顆粒矽酸鹽組成的。

一項研究表示,他們首次觀察到這些沙雲是如何形成的。溫度是關鍵,它需要很熱,但卻不能太熱。

褐矮星和系外行星上的沙雲

褐矮星和系外行星上的沙雲

無論是羽毛型的捲雲,還是矗立的雷暴雲,我們星球上的雲都是由水與冰組成的。

太陽系中的其他行星都有不同種類的雲:火星上既有水冰雲,也有二氧化碳雲;木星的高空雲,由氨和氫硫化銨組成。

更奇特的是,一些遙遠星球的天空中存在沙雲,它是由矽酸鹽岩石形成的礦物質組成的。

天文學家已經在一些太陽系外的行星和褐矮星上,發現了這些沙雲存在的印記。

褐矮星也是一種奇異的天體,質量比行星還大。

基於現斯皮策太空望遠鏡(已退役)資料研究,加拿大安大略省西部大學的科學家們觀察了矽酸鹽雲是如何在褐矮星上形成的。

該研究結果發表在同行評審期刊《皇家天文學會月報》上。

沙雲是如何形成的

沙雲是如何形成的

各種類型的雲的形成方式都大同小異,那就是 — — 一種關鍵成分變暖或變熱到足以蒸發。

在地球上,冰粒可以蒸發並形成水蒸氣雲;在其他行星上的雲(如火星和木星)可以由不同的成分形成(包括氨、鹽甚至硫)。

但是矽酸鹽雲,也就是沙雲,只能在炎熱的星球上形成,這是因為矽酸鹽需要非常高的溫度才能蒸發。

研究表明,該物質所需的大氣溫度大約在1000攝氏度(1900華氏度)到1700攝氏度(3100華氏度)之間,而且高於這個範圍的溫度時,矽酸鹽仍然是蒸汽。

在其他星球上,雲是如何形成的呢?

雖然這項研究涉及的是褐矮星,但研究人員表示,他們的結果同樣可以拓展到其他系外行星上。

這一發現為不同行星上雲的形成提供了線索,那些在大小、質量和溫度上與地球更接近的行星,也是如此。

研究報告的合著者、西安大略大學的斯坦·梅切夫表示: 「了解褐矮星和可以形成矽酸鹽雲的行星的大氣,也可以幫助我們了解在大小和溫度上與地球更接近的行星的大氣中會看到什麼。」

當溫度範圍在3100華氏度(1700攝氏度)到1900華氏度(1000攝氏度)之間時,矽酸鹽雲可以在褐矮星上形成。

如果太熱,矽酸鹽就會蒸發;如果太冷,就會變成「雨」,沉入大氣層深處。

(圖片來源:NASA/ JPL-Caltech)。

雖然褐矮星算不上行星,但其大氣層與一些氣體巨型星極其相似。

因此,研究這些行星上的大氣過程,可以為了解氣態巨型系外行星的大氣提供線索。

加拿大安大略省西部大學的Genaro Suarez,是這項褐矮星矽酸鹽雲新研究的首席研究員。

(圖片來源:加拿大安大略省西部大學)

依靠斯皮策望遠鏡,天文學家已經掌握了褐矮星上存在矽酸鹽雲的一部分證據。

然而,這部分證據有些很薄弱,缺乏有力的證明,因此,現在全面運行的韋伯望遠鏡將更仔細地觀察這些褐矮星。

舊資料,新分析

這項新研究建立在先前分析的基礎上,獲得了新的結果。

研究人員選擇了先前100多個邊緣矽酸鹽雲,並據褐矮星的溫度對它們進行了分組。

天文學家已經設定了一個預測的溫度範圍,在從1900華氏度(1000攝氏度)到3100華氏度(1700攝氏度)

內,褐矮星上應該形成矽酸鹽雲。

事實上,之前所有的探測都在預測的溫度範圍內,因此證明,那些褐矮星上存在矽酸鹽雲。

Genaro Suarez說: 「我們不得不挖掘斯皮策望遠鏡的資料來尋找這些褐矮星,那裡有一些矽酸鹽雲的跡象,我們不知道會發現什麼;一旦我們有了正確的資料進行分析,我們會非常震驚。」

褐矮星的質量,位於行星和恆星之間。(圖片來源:NASA/加州理工學院/ R。赫特(IPAC))

我們還不知道褐矮星真面孔,但有證據表明,有些褐矮星有條紋狀的大氣層,就如木星。

這是一顆名為Luhman 16A的褐矮星的藝術家概念圖。

(圖片來源:加州理工學院/ R。赫特(IPAC))

超出範圍的大氣呢?

研究人員發現,在更熱的大氣中,矽酸鹽會蒸發;在更冷的大氣中,它們要麼變成「雨」,要麼沉低。

木星上的矽酸鹽雲?

它與木星的關係很有趣。

如前所述,木星的雲層由氨和氫化銨組成,它也可能有矽酸鹽雲,就像棕矮星一樣。

科學家們推測,它們可能存在於這顆巨大行星濃密的大氣層深處。

那裡的溫度,足以供足它們的形成條件。

我們所能看到的大氣層頂部,溫度太低,也不適合它們的存在。

總結: 加拿大安大略省西部大學的科學家發表了一項新研究,報道了褐矮星、氣態巨型系外行星的大氣中如何形成沙雲(矽酸鹽),提出了對這兩種大氣的新見解。

BY:Paul Scott Andersonand

FY:Alina Zhu

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選文:天文志願文章組-

翻譯:天文志願文章組-Alina Zhu

審核:天文志願文章組-

終審:天文志願文章組-零度星系

排版:天文志願文章組-零度星系

美觀:天文志願文章組-

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自:https://earthsky.org/space/clouds-of-sand-silicates-brown-dwarfs-exoplanets/

注意:所有資訊資料龐大,難免出現錯誤,還請各位讀者海涵以及歡迎斧正.

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