美国宇航局上周宣布，它将为一项定于 2028 年发射的欧洲空间局任务做出贡献。这艘名为 ARIEL（大气遥感红外系外行星大型调查）的飞船将是第一个专门用于研究系外行星大气的太空任务。
在其为期约四年的主要任务期间，ARIEL 将研究大约 1000 颗系外行星的大气层。美国宇航局的贡献，一个名为 CASE 的仪器，将使天文学家能够判断这些系外行星的天空是多云、阴霾还是晴朗。这些结果将帮助天文学家了解行星及其大气层是如何形成和随时间变化的。
成千上万的天空
到目前为止，天文学家已经发现了数千颗系外行星，它们从我们的视角来看会经过它们的恒星前方。有了合适的工具，天文学家就可以研究从主恒星穿过行星大气层的光。这可以揭示这些大气层的化学成分和温度等信息，以及那里正在发生的化学反应。
詹姆斯·韦伯太空望远镜（目前定于 2021 年发射）将能够研究系外行星的大气层。但由于 JWST 将在多个项目之间分配时间，它将只专注于研究少数系外行星的大气层。然而，ARIEL 将观测大约 1000 颗系外行星的天空，从岩石行星到像木星一样的气态巨行星。
“我非常期待能够将个体行星置于统计背景下，”美国宇航局喷气推进实验室的天体物理学家、CASE 仪器生产负责人 Mark Swain 说。“这是需要对系外行星进行大规模调查才能做到的事情。”
多云，或者有起雾的可能？
CASE，即“系外行星调查的 ARIEL 贡献”的缩写，将捕捉到携带行星天空云层和阴霾证据的可见光和红外光波长。是什么让某种东西成为云或雾？云就像地球天空中的水滴一样，从大气中凝结出来。雾气是通过光与大气中的分子相互作用而通过化学过程形成的分子。
了解系外行星是否有云或雾将有助于天文学家更好地解释关于行星大气的其他信息，如化学成分和温度，并弄清楚正在发生的物理和化学过程。
此外，了解系外行星大气的化学成分可能有助于判断关于行星形成的两大主流理论哪一个更有可能是正确的。一种理论认为，行星倾向于具有与其主恒星相似的重元素比例，而另一种理论则认为重元素比例可能大不相同。
最后，对 1000 颗行星的大气层进行研究应该有助于天文学家找出普遍情况，并挑选出有趣的案例进行深入研究。
“当我们看到一颗行星时，一个大问题是‘这是像其他行星一样，还是这里有什么特别的事情发生了？’”Swain 说。“这是 ARIEL 将赋予我们的基本能力。”
