天文学家首次在系外行星大气层中测出碳的同位素

IT新视野
广告

天文学家计算了2.8万亿公里外碳原子内部的中子数。研究小组首次成功测量了系外行星大气中碳同位素的比例,这可以告诉我们它们是如何形成的。一种特定元素的原子核中可以有不同数量的中子,从而产生不同类型的中子,我们称之为同位素。

天文学家首次在系外行星大气层中测出碳的同位素-第1张图片-IT新视野

例如,有15种碳同位素,其中碳-12和碳-13是自然界中最稳定、最常见的。测量同位素比值可以帮助我们确定化石的年代,追踪气候变化,并检测疾病的生物标志物。

在地球之外,科学家们已经测量了远至月球和火星的同位素,但现在这一距离已经延伸到太阳系之外的一颗行星。这颗行星是一颗名为第谷8998-760-1b的超级木星,位于300光年之外的苍蝇星座。

研究人员利用智利的超大型望远镜,分析了主星穿过行星大气层的光谱。不同的元素和同位素吸收不同波长的辐射,产生空气成分的指纹信号。

天文学家首次在系外行星大气层中测出碳的同位素-第2张图片-IT新视野

在这种情况下,主要是水蒸气和一氧化碳。在后者中,研究小组成功区分了碳-12和碳-13,这标志着首次在系外行星的大气层中测量到不同的同位素。研究人员希望发现碳-12占主导地位,大约70个原子中就有一个是碳-13,但令他们惊讶的是,它竟然是碳-13的两倍。

这到底是怎么发生的仍然是个谜,但研究小组有一个假设。在行星系统中,一氧化碳更可能以气态形式存在于恒星附近,但如果超过一定限度,它就会冻结。这个区域被称为“一氧化碳雪线”,雪线两侧的行星有不同的同位素比值。在这项研究中所考察的行星围绕其恒星的轨道比我们太阳系中任何已知的行星都要远得多。

这项研究的作者保罗·莫利埃说:“这颗行星距离母星的距离是地球距离太阳的150多倍。”。在这么远的地方,冰可能形成了更多的碳-13,导致这种同位素在今天的行星大气中所占的比例更高。”

研究小组说,未来对系外行星的同位素测量可以帮助我们更好地了解它们的发展和演化。

这项研究发表在《自然》杂志上。

抱歉,评论功能暂时关闭!