JWST揭示“粉色星球”GJ 504b的大气秘密：盐云与复杂化学组成

在过去十多年里，GJ 504b以其独特的深洋红色调吸引了天文学家的目光，被昵称为“粉色星球”。自2013年被发现以来，它一直是最冷的直接成像系外行星之一，但由于其暗淡的光度，在地球上无法进行详细研究。如今，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）窥探了它的大气层，揭示出一个远比想象中更奇异的世界——一个天空飘着盐云的地方。

丰富而奇异的大气层

借助NIRSpec和MIRI仪器，JWST捕捉到了GJ 504b首个直接的近红外至中红外光谱 。数据揭示了一组异常丰富的分子，包括水蒸气（H₂O）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH₄）、二氧化碳（CO₂）、氨气（NH₃）和硫化氢（H₂S） 。还检测到了同位素变体如¹³CO和C¹⁸O 。

最重要的发现之一是氨气（NH₃）。Mâlin等人（2025）的一项研究报告了在行星质量伴星大气中首次明确检测到氨气，置信度高达12.5σ，使用的是JWST的MIRI日冕仪测光数据 。这种精确的氨气测量为研究寒冷行星上的氮化学打开了一扇新窗口，而氮化学是揭示行星形成条件的关键示踪剂 。

该恒星系统的年龄估计在1.6亿到2.5亿年之间，这意味着GJ 504b是一颗相对年轻的世界 。

天空中的盐云惊喜

JWST数据带来的最大惊喜是在GJ 504b大气中发现了盐云。不同于更热系外行星上常见的硅酸盐云，这里的云由硫化物和金属盐组成，如氯化钾（KCl）和硫化锌（ZnS） 。

这是首次在直接成像的行星级天体上确认这种奇异的云层种类。在这个温度约550 K的寒冷世界里，盐分形成了雾层，验证了理论模型的预测——在此温度下类似木星的大气应形成碱金属盐的冷凝云，而非硅酸盐尘埃 。

这项由西北大学领导的天文学家团队在2026年6月报告的结果，为寒冷天体大气中存在盐云提供了首批直接证据之一 。

行星与褐矮星边界上的更大质量天体

JWST的数据还将GJ 504b的质量大幅上调。最初估计约为木星质量的4倍，现在这颗天体被认为大约有20–28倍木星质量，最佳估计约25 M_J 。

这使其接近氘聚变边界，模糊了行星和褐矮星（一种“失败恒星”）之间的界限。因此，天文学家通常称其为“行星质量伴星”而非行星 。其高质量使GJ 504b成为理解行星/褐矮星边界以及接近该界限的天体如何形成和冷却的关键测试对象 。

寒冷系外行星的新基准

在JWST之前，我们对直接成像系外行星的理解主要局限于温度在800至1800 K之间的炽热年轻木星。而GJ 504b的大气温度约为550 K，是目前光谱被捕获的最冷直接成像系外行星，为这些炽热世界和我们自己的寒冷木星（约130 K）之间提供了独特的桥梁 。

盐云的发现以及包括氨气在内的复杂化学组成，已将GJ 504b从一个微弱的粉色光点转变为一个特征明确的基准天体。对其的观测使科学家能够验证云物理、氮化学以及较低温度下气态巨行星大气演化的模型，使其成为理解寒冷直接成像行星的新锚点 。