聽說過鐵雨嗎?這顆行星是有多熱,能讓鐵都化成水?

據科學家的測量,鐵的熔點是1538℃。顧名思義,當溫度高於這個值的時候,連鐵都會融化。

對於地球上的我們來說,想把鐵加熱到融化,需要工廠裡或者實驗室裡的各種燃料才可以。那麼,你能想象在一顆行星上,僅僅是平常的氣溫,就可以將鐵融為鐵水,甚至下鐵雨嗎?

超高溫行星

這顆行星,叫做WASP-76b。

WASP-76b是2013年被發現的一顆系外行星,位於大約391光年以外,屬於典型的熱木星(氣體巨星,過於靠近宿主恆星而擁有著極高的溫度)。它的直徑大約是木星的1.83倍,質量略小於木星,大約是後者的92%。

聽說過鐵雨嗎?這顆行星是有多熱,能讓鐵都化成水?

木星和WASP-76b的對比假想圖

據觀測,WASP-76b距離宿主恆星只有大約494萬公里,也就是日地距離的3.3%,公轉週期僅1.8個地球日。偏趕上它的宿主恆星WASP-76也不是個“省油的燈”,半徑是太陽的1.73倍,質量是太陽的1.46倍,所以溫度也比太陽更高,達到了6250攝氏度。

距離太近,還會帶來另一個可怕的後果,那就是潮汐鎖定。因此,WASP-76b永遠只有一面可以朝向自己的宿主恆星。如果有人可以站在這裡看天空,就會發現整片天空幾乎全是太陽……

從早到晚,無休無止地這麼烤著,WASP-76b朝向宿主恆星的一面(以下簡稱正面,反之成為反面)的溫度於是居高不下。因此,這裡的溫度簡直高得離譜,達到了令人恐怖的2400℃。在這個溫度下,別說人,鐵都會融化。甚至很多分子都承受不住這樣的高溫,分裂成原子。

聽說過鐵雨嗎?這顆行星是有多熱,能讓鐵都化成水?

WASP-76b假想圖

按說,既然只有一面朝向宿主恆星,那另一面總該涼快一點了吧?不過,瘦死的駱駝比馬大,即使背面相對正面涼快得多,但是畢竟是同一顆星球,空氣是可以流動的,所以背面也沒好到哪裡去。根據科學家的觀測,WASP-76b的背面也有1500℃。

於是,瑞士日內瓦大學天文學副教授戴維·埃倫裡希所說的宇宙中“最極端的氣候”,就這樣上演了:在WASP-76b 的正面,鐵被烤得融化掉,進入到空氣中,形成了鐵做的雲。在巨大溫差所導致的時速高達18000公里的狂風下,鐵雲被吹到了背面。由於背面的氣溫低於熔點,鐵於是凝固落下,形成了一場鐵雨。

ESPRESSO望遠鏡

這個恐怖的天氣不是科幻作家描繪的,也是天文學家比喻的,而是他們檢測結果所暗示的。歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡(VLT)上的ESPRESSO望遠鏡在對WASP-76b 進行了長達60天的觀測,ESPRESSO望遠鏡其實是一個攝譜儀,專門用來觀測系外天體的各種吸收光譜,其中鐵的譜線就是它在對WASP-76b的觀測中重點研究的一項。歐南臺的科學家發現,在對WASP-76b 的晨昏線兩側,鐵的譜線呈現出完全不同的狀態,據此推斷出了鐵雨的存在。

那麼,吸收光譜是個啥,它為何能檢測出WASP-76b有鐵雨呢?

聽說過鐵雨嗎?這顆行星是有多熱,能讓鐵都化成水?

相信如果我不解釋一下,很多人又要說“反正沒法去看,科學家隨便編”這種話了(雖然解釋完了,可能還是有人這麼說,但還是解釋一下吧)。咱們今天藉此機會,解釋一下其中的原理,算是【科學有道理】欄目的番外篇了~

吸收光譜

所謂的吸收光譜,就是用溫度很高的白光透過溫度較低的氣體後,再利用分光鏡來觀測氣體成分的一種手段。沒錯,就是有點類似於散射的原理,但是並不一樣。

我們知道,白光其實就是紅色到紫色的各種光疊加在一起的結果,在透過分光鏡後,會重新分散開。但是,在透過分光鏡之前,如果先讓它透過某種氣體,那麼氣體裡的成分會吸收一小部分頻率的光波,也就是某種顏色的光譜。所以,這道被分散的光所形成的光譜,原本應該是赤橙黃綠藍靛紫這樣的順序排列,卻因為有一部分被吸收,中間出現一點暗斑。不同的物質,所形成的暗斑特徵不同,這就可以幫助科學家分析氣體中的成分。

聽說過鐵雨嗎?這顆行星是有多熱,能讓鐵都化成水?

ESPRESSO望遠鏡就是有這樣的對吸收光譜進行分析的強大功能。它的全稱是用於巖態系外行星和穩定光譜觀測的階梯光譜儀(這名字起的……),英文名就是Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations,有趣的是,這些單詞的首字母拼在一起ESPRESSO正好是蒸餾咖啡的意思。

ESPRESSO望遠鏡包括四臺8.2米的反射鏡,在工作時可以單獨使用,或者集體配合使用,非常靈活。

在對WASP-76b檢測的過程中,ESPRESSO發現了正面的鐵譜線,這是鐵在正面的高溫作用下變成蒸氣才會出現的。而一過晨昏線,背面就完全檢測不到鐵的吸收譜線了,科學家正是由此作出了上面的推斷的。

聽說過鐵雨嗎?這顆行星是有多熱,能讓鐵都化成水?

總結

其實,WASP-76b也不是宇宙中最熱的行星,目前發現最熱的行星是KELT-9b,溫度高達4327℃。不過,可惜它並沒有入選ESPRESSO觀測的行列中來,沒準以後科學家會對它進行觀測。

WASP-76b的惡劣環境,對於科學家來說,是一個絕佳的機會,可以對這種酷熱的天體進行一次深入的研究,看看如此恐怖的高溫下,物質會有怎樣的變化。不過,單從生存的角度來說,它對人類還是不太友好的。

說到這裡,我覺得有一首歌改編一下,還挺適合它的:雨一直下,氣氛不算融洽,在同個天空下,你漸漸感到鐵在融化……

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