木星的磁气圈从木卫四表面的冰中撞击分子并不能解释大气中氧气的数量

但是，这些极为接近的轨道会导致UHJ的轨道衰减，最终导致它们被恒星吞噬吗？还是一些轨道可以长期运行而不必担心？这是最近一项发布在arXiv预印本服务器上并被《行星科学杂志》接受的研究所希望解决的问题。

国际研究人员团队调查了几颗UHJ的潜在轨道衰变，这不仅有助于天文学家更好地了解UHJ，而且有助于了解系外行星的形成和演化。

在这里，我们与该研究的主要作者、行星科学研究所的高级科学家Elisabeth Adams博士讨论了这项研究，讨论了该研究背后的动机、重要结果、后续研究，以及研究UHJ和UHJ轨道衰变的重要性。

那么，这项关于UHJ轨道衰变的研究背后的动机是什么？“自从第一颗系外行星51 Peg b aka Dimidium被宣布进入为期4天的轨道以来，科学家们一直对这些巨型行星的长期稳定性深感担忧，”亚当斯博士告诉《今日美国宇宙》。

“我们早就知道，木星大小的物体不可能存在轨道短于约19小时的物体（这是罗氏极限），但即使是轨道只有几天的巨行星，从长远来看也是不稳定的，因为潮汐力会无情地导致它们的轨道衰变。

最大的未知数是什么是‘长期’：行星会在恒星仍在主序星上时衰变吗？还是这个过程需要很长时间，恒星会首先死亡？”在这项研究中，研究人员使用地面和天基望远镜的组合，对43个轨道周期从0.67天（TOI-2109 b）到3.03天（TrES-1 b）的UHJ进行了恒星光度测定和系外行星光曲线分析，目的是确定它们的轨道周期变化率（即增加轨道周期或减少轨道周期[轨道衰变]），单位为每年毫秒（ms/yr）。

这项研究由之前测量的和新的凌日光曲线数据组成，团队进行了一些计算，以确定43个UHJ中每个UHJ的轨道周期变化率。

此外，本研究的43个UHJ中，超过一半的UHJ具有超过十年的观测数据，其中一个数据超过20年（WASP-18 b为32年）。

那么，这项研究最重要的结果是什么？亚当斯博士告诉《今日告诉》：“有趣的是，这项研究不仅没有发现任何新的轨道衰变案例，而且我们开始看到轨道衰变所需的时间有几个数量级的差异。

“衰变行星的两种最佳情况（WASP-12 b和开普勒-1658 b）的衰变速度是我们周围没有发现的行星（例如，WASP-18 b、WASP-19b和KELT-1b）衰变速度的10–1000倍以上；如果后一种行星的衰变速度和WASP-12 b一样快，我们现在肯定已经探测到了。

”如前所述，这项全面的研究有助于确定关于UHJ轨道衰变的新信息，特别是与大多数UHJ缺乏轨道衰变有关的信息，这意味着一些轨道可能会长期稳定，尽管它们的轨道非常靠近各自的母恒星。

此外，它还帮助挑战了之前与某些超高J轨道衰变有关的测量，这可以帮助天文学家更好地了解超高J在整个宇宙中的形成和演化。

因此，鉴于研究的全面性，目前正在进行或计划进行哪些后续研究？亚当斯博士说：“我们只需要继续寻找！这篇论文是我们调查的第一篇论文，只涵盖了大约一半的已知UHJ，其中更多的UHJ一直在被发现；在我们的目标中，有一半的UHJ还没有被观察到足够长的时间，或者没有足够的凌日，无法判断是否正在发生非常快速的轨道衰变。

对于其他目标，我们可能只需要再观察几年，或者几十年。

”。

“理论家们也在努力解释恒星的年龄和结构如何导致不同的衰变率，尽管理论模型之间的高度不确定性是我喜欢能够凭经验测量衰变率的原因。

”研究轨道衰变对于更好地了解两个天文物体是否以及何时会相互碰撞至关重要，包括一颗行星及其卫星（通常是月球）、一颗恒星与绕其运行的另一颗行星或彗星（导致后者被焚烧）、一颗星与另一颗恒星（导致引力波或伽马射线爆发）以及任何绕彼此运行的天文物体（双星系统）。

对地球来说，测量轨道衰变对于了解人造卫星何时会在地球大气层中燃烧至关重要。

但是，关于系外行星，研究UHJ的轨道衰变的重要性是什么？它们是否仅限于UHJ？亚当斯博士说：“潮汐衰变对大行星来说是最重要的。

”。

“令人震惊的是，地球大小的行星在短至4小时的轨道上被发现，但据预测，它们在数十亿年内都是潮汐稳定的。

（我之前发表过关于这些较小的超短周期行星的研究。

）行星越大，离恒星越近，潮汐效应就越强，轨道衰减得越快。

”UHJ被非正式地指定为“热”木星的一个子类。

与这项研究一样，过去的UHJ也使用地面和天基望远镜的组合进行了检查。

正如亚当斯博士所指出的，这项研究检查了大约一半的已知UHJ，这意味着宇宙中大约有100个已知UHJ。

同样值得注意的是，大多数UHJ都与母恒星潮汐锁定，这意味着一侧在恒星的整个轨道上持续面向恒星，白天灼热的温度导致分子在夜晚分解和重组。

这些特征使超高压Js成为有待研究的最有趣、最神秘的天文物体。

但是，总体而言，研究UHJ的重要性是什么？亚当斯博士说：“超高温木星使我们能够测量恒星的基本特性（潮汐质量因子，它决定了衰变率）。

”。

“通过对它们的过去和未来进行建模，我们可以完善我们关于行星形成和迁移的理论。

其中一些可能也正在失去大气层，这是我们可以寻找的。

”。

“它们也是最容易观测的行星之一，因为它们又大又热，靠近恒星，是高精度观测（例如JWST的大气研究）和外联活动的绝佳目标（对于拥有像样望远镜的感兴趣的业余爱好者来说，它们是绝佳目标）。

”这项研究正值美国国家航空航天局和世界各地的其他航天机构继续以惊人的速度发现系外行星之际，截至本文撰写之时，美国国家航空宇航局已确认的系外行星数量为5630颗。

在这个数字中，有1805个被归类为气态巨行星（土星或木星大小），其中无数的气态巨行星在短短几天或更短的时间内围绕母恒星运行。

随着我们对系外行星的理解不断扩大，我们对UHJ的理解也将不断扩大，包括它们的形成和演化，以及它们母恒星的形成和进化。

亚当斯博士说：“我研究系外行星的座右铭是期待意想不到的事情。

”。

“即使经过三十年的观测，我们仍不断在意想不到的地方发现行星在做奇怪的事情，然后我们通过弄清楚它们在做什么以及为什么，了解了很多关于宇宙的知识。

这绝对让你保持警觉！”

Credit: uux.cn/NASA/JPL-Caltech.（神秘的地球uux.cn）据对话（卢辛达·金）：木卫二是环绕木星运行的90多颗卫星中最大的一颗。

这里也是寻找外星生命的最佳地点之一。

科学家们经常称之为“海洋世界”，迄今为止的观测强烈表明，在木卫二冰冷的地壳下，可能有一个液态盐水海洋，其含水量是地球海洋的两倍。

现在，美国国家航空航天局的木卫二快船——美国航天局有史以来为行星任务开发的最大航天器——可能拥有探测它的工具。

随着克利伯飞船在2024年10月发射前进行最后的测试和准备，科学家们使用船上九种仪器中的一种，做出了一个令人兴奋的发现。

事实上，除了确定木卫二是否能支持生命外，该仪器还应该能够直接探测外星生命本身——如果它存在的话。

生命的三个关键成分是能量、液态水和合适的化学物质。

该航天器将提供更多关于木卫二这些成分的细节，从而了解其承载生命的潜力。

木卫二从木星引力引起的极端潮汐力中获得能量，木星引力推拉月球物质，在月球内部产生热量。

正是这个过程支持了地表下液态海洋的理论。

木卫二的地外海洋可能含有生命的化学组成部分。

这些元素包括碳、氧、磷和硫等化学元素。

但任务团队也将关注有机化合物，这些化合物含有碳，包括许多在生物学中至关重要的更复杂的化学物质。

探测这些化学物质的特征是“欧罗巴快船”任务的关键目标。

如果能找到这样的证据，这将表明木卫二可能是太阳系中另一个能够支持生命的地方。

一个偶然的发现由科罗拉多大学博尔德分校领导的Suda（表面尘埃质量分析仪）仪器是Europa Clipper上的九台仪器之一。

当航天器飞越月球时，它将从月球表面以上的区域收集微小的冰粒和灰尘。

主要目标是确定这种物质的成分，并通过分析轨迹，找出它在木卫二表面的起源。

科学家们认为，一些冰物质可能来自木卫二表面的喷发或羽状物。

这些羽状物可以将水从下面的海洋输送到太空，因此分析这些物质的组成将很好地表明海洋的宜居性。

苏达仪器还将能够确定物质是否来自木卫二本身，或者来自附近的另一个太阳系物体，例如木星的另一颗卫星。

在最新发现之前，美国国家航空航天局喷气推进实验室的行星科学家穆尔西·古迪皮说：“我们不是一个寻找生命的任务。

木卫二快船的目标是了解木卫二的海洋和月球的宜居性。

”但最近发表在《科学进展》杂志上的研究表明，“快船”毕竟可能是一项寻找生命的任务。

一组科学家（来自华盛顿大学、柏林自由大学和英国开放大学）在实验室中测试了一台与Suda相同类型的冲击电离质谱仪，模拟条件与木卫二任务期间的预期条件相似。

在向设备发射的微小冰晶中，科学家们还包括一些细菌细胞材料。

他们发现，即使只有1%的细胞完整物质包含在冰粒中，他们仍然可以检测到细菌物质的存在。

他们还能够确定不同模式的仪器更适合检测不同的有机化合物，如脂肪酸和氨基酸。

研究人员之一Fabian Klenner告诉《新科学家》：“如果木卫二上的生命形式遵循由氨基酸制成的膜和DNA的相同原理……那么检测这些化学物质将是那里生命的确凿证据。

”苏达科学团队将利用这些发现来分析木卫二到达时的数据。

他们还有一段时间来准备：飞船至少要到2030年才能抵达木卫二。

如果克利伯号能够证明木卫二具有生命所必需的成分，这将是一个非常棒的结果，毫无疑问，这将导致大量的研究和猜测，以及为探测潜在生命的后续任务做可能的准备。

如果Clipper能够做到这一切，同时从外星生命中直接收集材料，这将是一个里程碑式的科学发现。

到目前为止，还没有发现地球以外有生命的具体证据，尽管有迹象表明其他一些太阳系天体存在合适的条件。

木卫二上的生命将是有史以来第一个被最终探测到的外星生物。

虽然这种生命不太可能很快与我们交流，但它将回答一个紧迫的问题，即生物学是否可以存在于地球以外的任何地方。

证明木卫二支持或曾经支持生命，将使研究人员能够开发和测试生物学是如何形成的理论。

反过来，这也可以为我们星球上生命的起源提供见解。