JWST首次观测到热木星WASP‑94A b的“沙云日循环”

天文学家利用 詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST），在距离地球约700光年的气态巨行星 WASP‑94A b 上发现了一种异常清晰的天气循环：由类似沙子的岩石微粒构成的云层会在行星“清晨”出现，但到“傍晚”几乎完全消散。

这是科学家首次在“热木星”（Hot Jupiter）类型的系外行星上清楚观测到重复的云层循环现象，为研究极端行星大气提供了新的窗口。

韦伯望远镜如何发现这种天气循环

WASP‑94A b 会周期性从其恒星前方经过，这一现象被称为 凌日（transit）。当凌日发生时，恒星光会穿过行星大气层的一小部分。不同气体会吸收不同波长的光，因此通过分析这些光谱变化，天文学家可以判断大气的成分，这种方法叫 透射光谱（transmission spectroscopy）。

以往研究通常把整圈行星边缘的大气当作一个整体来分析。但这项研究采取了一个关键的新思路：把行星的晨侧和昏侧分开研究。

• Ingress（进入阶段）：行星刚开始遮挡恒星时看到的一侧，对应永恒的“晨侧”。
• Egress（离开阶段）：行星即将结束凌日时看到的一侧，对应“昏侧”。

像WASP‑94A b这样的热木星通常 潮汐锁定——始终以同一面朝向恒星。因此昼夜两侧的环境差异极大。对比两侧光谱后，研究团队发现明显不对称：

• 晨侧：温度更低，云层厚重。
• 昏侧：温度更高，天空相对清晰。

“沙云”如何在清晨形成、傍晚消散

这些云并不是由水蒸气形成的，而是由 镁硅酸盐（magnesium silicate）微粒构成——本质上类似极细的岩石或沙粒。

研究人员提出了一个可能的循环过程：

1. 在较冷的 夜侧，温度下降，使岩石蒸气凝结成微小颗粒。
2. 高速大气风 将这些颗粒从夜侧吹向晨侧。
3. 当气流到达 晨昏线（清晨一侧） 时，云层已经变得很厚。
4. 当这些颗粒继续进入被恒星强烈加热的 白昼区域 时，它们会重新 蒸发，使昏侧天空变得更清澈。

正因为昏侧云更少，科学家在这一侧的光谱中能更清楚地看到 水蒸气等分子的吸收特征。

为什么1000°C以上仍能形成云

热木星通常离恒星非常近，大气温度往往 超过1000°C。乍看之下似乎不可能有云，但关键在于行星不同区域条件差异巨大。

研究模型显示：

• 岩石材料可能在 更深、更高压的层 凝结。
• 垂直对流 会把这些颗粒带到高层大气。
• 行星上的 全球高速风 再把它们输送到不同区域。
• 一旦进入更高温区域，这些颗粒就会再次 蒸发。

这一过程不断重复，形成类似“凝结—输送—蒸发”的行星级天气循环。

分开分析晨侧与昏侧为何如此关键

过去许多研究假设行星边缘（也就是昼夜分界的 terminator）的大气性质是均匀的。但对于潮汐锁定行星来说，这种假设往往过于简单。

通过把晨侧与昏侧光谱 分别建模，研究人员实际上“去除了云雾的干扰”，从而获得更准确的大气化学信息。

这不仅让水蒸气等分子的信号更明显，也为未来研究系外行星大气提供了一种新的分析方法。

这种天气模式可能并不罕见

科学家认为，WASP‑94A b 的“清晨多云、傍晚晴朗”模式可能是许多热木星的常见现象，而不是个例。

例如：

• WASP‑39 b 的观测已经显示晨侧和昏侧存在温度和云量差异。
• WASP‑17 b 的大气中还检测到了类似石英的硅酸盐云粒子。

这些发现表明，在极端高温的气态巨行星上，矿物云和复杂的大气循环 可能非常普遍——即使是在温度足以融化岩石的世界里，也依然存在活跃而多变的“天气系统”。