科学家发现一颗柠檬状“钻石行星”，大气成分颠覆人类理论认知

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[size=1pc]12 月 20 日消息，据央视报道，NASA 詹姆斯・韦布空间望远镜观测到了一颗特殊系外行星，其大气成分挑战了现有行星形成理论。

[size=1pc]韦布望远镜凭借其红外观测能力与超高灵敏度（地面设备无法实现此研究），首次揭示了这一天体奇观。相关研究成果已发表于 12 月 16 日出版的《天体物理学杂志通讯》上。这颗编号为 PSR J2322-2650b、质量与木星相当的天体，首次被发现拥有以氦和碳为主的异常大气层。大气中可能漂浮着烟灰云，而在行星深处，碳云可凝结形成钻石。

[size=1pc]“这完全出乎意料，”华盛顿卡内基地球与行星实验室研究员、论文合著者彼得・高（Peter Gao）表示，“当我们获取数据后，团队的反应是‘这到底是什么？’它与我们的预期截然不同。”

[size=1pc]该行星围绕一颗脉冲星（高速旋转的中子星）运行。脉冲星以毫秒至秒为间隔规律发射电磁辐射束，仅当辐射束指向地球时才可被探测。这颗毫秒脉冲星主要释放伽马射线等高能粒子（韦布望远镜的红外观测无法直接探测），因其自身不发光，科学家得以在行星完整轨道周期内进行精细观测。

[size=1pc]“该系统的独特性在于，我们能观测到行星被宿主星照亮，却完全看不见宿主星本身，”参与行星形态与轨道建模的斯坦福大学博士生玛雅・贝莱兹奈（Maya Beleznay）解释道，“因此我们获得了极其纯净的光谱数据，可比常规系外行星研究更深入。

[size=1pc]“这颗行星围绕的恒星极为特殊 —— 质量与太阳相当，体积却仅有一座城市大小，”芝加哥大学研究员、项目首席科学家张迈克尔（Michael Zhang）指出，“其大气成分前所未见。我们未检测到系外行星常见的水、甲烷或二氧化碳分子，却发现了分子碳。”

[size=1pc]分子碳的大气极为罕见，因在 1200°F（夜侧最低温）至 3700°F（昼侧最高温）的环境下，碳原子极易与其他原子结合。分子碳占主导表明大气中几乎不含氧或氮。在迄今研究的约 150 颗太阳系内外行星中，尚未发现其他存在可探测分子碳的案例。

[size=1pc]该行星距宿主星仅 100 万英里（IT之家注：地日距离约 9300 万英里），公转周期仅 7.8 小时。巨大引力将这颗木星质量的行星拉扯成怪异柠檬状。该双星系统可归类为“黑寡妇系统”—— 脉冲星通过星风与辐射持续侵蚀伴星。但此次伴星被确认为系外行星（质量低于 13 倍木星），而非恒星。

[size=1pc]“它是否如普通行星般形成？不可能，因其成分完全不同，”迈克尔质疑道，“是否如典型黑寡妇系统通过剥离恒星外层形成？核物理过程无法产生纯碳，这种极端富碳成分难以用已知机制解释。”

[size=1pc]斯坦福大学研究者罗杰・罗马尼（Roger Romani）提出一种推测：“伴星冷却时，内部的碳氧混合物开始结晶。纯碳晶体上浮至氦层形成可见云，但氧氮元素的缺失仍是未解之谜。”“未知才更令人兴奋，”罗马尼补充，“我们期待继续探索这奇特大气的奥秘。”

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