在Gliese 436 b的大气层中,高温(430°C)与高压(>3GPa)的组合,让水蒸气跳过了液态,直接转化为固态的Ice VII。这种“升华-凝固”的跳跃,违反了地球上的相态规律,却在宇宙中真实发生。
2. 观测证据:“冰云”的光谱指纹
哈勃望远镜的宇宙起源光谱仪(COS)对Gliese 436 b的大气层进行了精细观测,发现了两个关键线索:
水蒸气的吸收线:在1.4微米波长处,有明显的水蒸气吸收特征,证明大气层中含有大量水;
Ice VII的特征峰:在更短的波长(如0.8微米),出现了Ice VII的晶体结构吸收峰——这是人类首次在系外行星大气层中发现固态冰。
3. “热冰”的存在意义:大气层的“恒温器”
Ice VII不是“死物”,它在Gliese 436 b的大气层中扮演着重要角色:
反射恒星辐射:Ice VII的颗粒会反射部分恒星光线,降低行星表面的温度(如果没有Ice VII,表面温度可能超过500°C);
调节大气循环:固态冰的沉降,带动大气层的气流运动,形成“冰雨”——这些冰颗粒落到行星核心附近,会融化成液态水,再蒸发回大气层,形成循环。
四、形成机制:从“冰质胚胎”到“热冰行星”
Gliese 436 b的“热冰”特性,不是后天形成的,而是从诞生起就写在基因里的。
1. 原行星盘的“冰质配方”
格利泽436的原行星盘,形成于约60亿年前——那时恒星周围的分子云,富含水冰、氨冰、甲烷冰等挥发性物质(因为红矮星的低温,让这些物质能凝结成冰颗粒)。
Gliese 436 b的“胚胎”,就是由这些冰颗粒吸积而成的:它在原行星盘的冰线内侧(约0.5AU)形成,捕获了大量水冰和气体,逐渐成长为“冰质海王星”。
2. 迁移与压缩:从“冷海王星”到“热冰行星”
后来,Gliese 436 b经历了轨道迁移——可能是因为与原行星盘的引力相互作用,或与其他行星的散射,它的轨道从0.5AU“坠落”到0.028AU(近恒星轨道)。
这个过程带来了两个关键变化:
大气层压缩:轨道靠近恒星,行星受到的恒星引力增强,大气层被剧烈压缩,压力从地球的1倍提升到3GPa以上;
温度飙升:接收到的恒星辐射增加1000倍,表面温度从-200°C(原轨道的冰质行星温度)升至430°C。
正是在这种“高温+高压”的双重作用下,大气层中的水蒸气转化为Ice VII,形成了“燃烧的热冰”现象。
五、科学意义:改写系外行星的“相态认知”
Gliese 436 b的发现,彻底改变了人类对系外行星大气层的理解:
1. 打破“温度-相态”的线性思维
在地球经验中,温度升高会让物质从固态变液态、气态。但Gliese 436 b证明,高压可以逆转这个过程——即使温度很高,只要有足够的压力,水依然能保持固态。
2. 为“热冰行星”建立模板
Gliese 436 b是第一颗被确认的“热冰行星”,它的参数(质量、半径、温度、压力)为寻找其他同类行星提供了“模板”。未来,天文学家可以通过光谱分析,寻找大气层中含有Ice VII的系外行星。
3. 揭示红矮星系统的“行星演化”
红矮星系统的行星,普遍经历“迁移-压缩”的过程。Gliese 436 b的演化路径,让我们理解:红矮星的近距离轨道,是如何塑造行星的大气层和相态的。
结语:冰与火的共生,宇宙的“反常识”之美
Gliese 436 b,这颗33光年外的“热冰行星”,用最矛盾的方式诠释了宇宙的奇妙:高温与低温共存,固态与气态交织。它的存在,不是对物理规律的违背,而是让我们看到——宇宙的规律,比我们的经验更辽阔。
下一篇,我们将深入Gliese 436 b的内部,探寻它的核心是否藏着液态水海洋,以及Ice VII的“冰雨”如何滋养行星的深层结构。那将是一个更震撼的故事:在一颗燃烧的行星上,藏着一片液态水的“地下海”。
注:本部分聚焦Gliese 436 b的发现、参数、“热冰”特性与形成机制,第二篇将从“内部结构”与“生命可能性”角度,揭开更深的宇宙秘密。
Gliese 436 b:33光年外的“冰下海洋”——燃烧行星的“生命密码”(第二篇·极端世界的内部史诗)
当第一篇揭开Gliese 436 b“热冰悖论”的面纱,我们看到的不仅是大气层中悬浮的七号冰(Ice VII),更是一个被高温炙烤却藏着液态水的矛盾世界。这颗33光年外的热海王星,用“冰与火”的共生,写下了宇宙最震撼的行星史诗。第二篇,我们要钻进它的“内部核心”,探寻液态水海洋的起源,追问极端环境下的生命可能,最终揭开:为什么说Gliese 436 b是“宇宙生命的另一种模板”?
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