在一项由清华大学天文系主导的最新研究中，天文学家利用自洽的大气模型，解释了超蓬松行星WASP-107 b上的硅酸盐云特征。
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）革新了系外行星大气成分的研究。得益于其宽广的波长覆盖范围和卓越的光谱精度，天文学家正以前所未有的精度测量系外行星的元素丰度，从而揭示系外行星的宜居性和形成历史。
在JWST观测的行星中，土星质量的WASP-107 b受到了天文学家的广泛关注。它木星般巨大的半径放大了其光谱特征，使其成为JWST观测最多的行星之一。近期的观测探测到了SO2的存在，这显示该行星上正在发生光化学反应，而CH4的缺失则意味着WASP-107 b的大气处于非平衡态化学过程中。特别值得一提的是，JWST/MIRI在其大气中探测到了硅酸盐云的存在。然而，根据理论预测，这类云层在如此“冷”的行星上应该会沉降到其内部。因此，探测到的硅酸盐特征背后的形成机制成为了一个谜团。
JWST 拍摄的WASP-107 b透射光谱。对比观测数据（点）和模型结果（不同实线），Kzz=109cm2s-1的模型拟合最佳，可以解释从近红外到中红外的全部光谱特征。
在一项由天文系主导的新研究中，天文学家团队自洽地模拟了WASP-107 b从1微米到10微米的完整JWST光谱。通过结合辐射传输模型和云形成模型ExoLyn，首次理解了WASP-107 b上硅酸盐云的形成与传输机制。研究发现，SiO2（二氧化硅）云可以在大气中形成，并且在适中的湍流水平（Kzz=1e9）下被输运到可见的高度上。在该工作中，该行星的近红外和中红外光谱全部得以自洽地解释，尤其是云层对分子谱线的抑制以及8-10微米的硅酸盐特征吸收。
利用这个自洽模型，本研究发现WASP-107 b具有17倍太阳金属性和较强的内部热辐射。这种强烈的辐射可能由潮汐加热或欧姆耗散驱动，有助于解释WASP-107 b的巨大半径，而无需引入比核吸积形成理论要求更小的核心。
这项研究已被《天文学与天体物理学快报》（Astronomy & Astrophysics Letters）接收，由清华大学天文学系四年级博士生黄赫龙主导。其他共同作者包括荷兰空间研究所（SRON）资深科学家Michiel Min博士、清华大学天文系副教授Chris Ormel、美国太空望远镜科学研究所（STScI）的Achrène Dyrek博士以及莱顿大学的Nicolas Crouzet博士。
论文链接：https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2026/04/aa58447-25/aa58447-25.html
