地球大气中的许多化合物,在地球形成时并不存在。相反,它们是在由太阳光引发的光化学反应中合成的。这些光化学反应也发生在太阳系几乎所有其他行星的大气中,天文学家预测,系外行星的大气也不例外,但迄今仍未被我们观测到。
2022年8月,詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)对系外行星WASP-39b进行观测时,发现了在其大气中存在二氧化碳的第一个证据。WASP-39b是一颗气态巨行星,质量与土星一样大,体积比木星大。天文学家还在其光谱中发现了一个奇怪的特征,表明母恒星WASP-39的光在通过该行星的大气层时,被一种未知的元素或分子吸收了。
现在,英国圣安德鲁斯大学的天文学家使用了一系列大气模型来模拟JWST获得的信号。他们发现,只有当大气模型中包含二氧化硫时,才能够重现WASP-39b光谱中的那个奇怪特征。这表明该特征是由二氧化硫造成的。
如果二氧化硫只是在这颗行星形成时产生的,它们在大气中的浓度应该远远低于目前观测到的浓度,所以唯一的解释是,来自母恒星WASP-39的光在该行星大气中引起了一连串的化学反应,并产生了更多的二氧化硫。
识别出WASP-39b上的光化学反应,有助于表明这颗行星是在什么地方形成的:是在目前的位置形成的,还是在离其母恒星更远的地方形成,并向内移动到目前的位置的?这一发现也预示着,今后我们可以在系外行星上观察到更多由化学反应产生的化学物质,例如臭氧。最终,可以帮助我们寻找外星生命存在的迹象。