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天天观天下！雨水变成铁，湖泊变成甲烷，行星上的奇特景观

来源：科普中国

当沙尘暴出现在火星，当木星发生闪电，当天气现象会出现在别的行星上会是什么样子？

图解：一幅由艺术家创作的外星球WASP-76b的图像，图源：Frederik Peeters


(资料图片仅供参考)

这篇文章最初发表于《对话》杂志。 《对话》杂志为Space.com的专家之声：Op-Ed & Insights提供了这篇文章。

当奥斯卡王尔德出说 "关于天气的谈话是没有想象力的人最后的避难所 "这句话时，他没有意识到地球以外的行星和卫星上的一些更极端的天气。

自从1992年人类发现第一颗系外行星以来，先后共发现了4000多颗围绕在除我们自己的恒星运行的行星。

对系外行星的研究包括了： 试图确定系外行星的大气成分，这主要是为了确定那里是否可能存在生命的问题。在寻找生命的过程中，天文学家发现了大量潜在的生存世界。

下文通过四个其他天体上的怪异天气的例子，来证明系外行星的大气层可能有多大变化。

WASP-76b上的铁雨

天文学家们发现了WASP-76，这是一颗大型高温系外行星。WASP-76的表面大约是木星的两倍，温度高达4000华氏度（2200摄氏度）。这意味着很多在地球上是固体的材料在WASP-76b上会融化和蒸发，例如铁。

一项特别有名的研究中所描述：在这颗行星白天的那一面上，朝向它的恒星，这些铁被变成了气体。它在大气层中上升，并流向夜晚的一侧。

当这些气态的铁到达星球的夜间一侧时，那里的温度较低，铁就会凝结成液体，然后落向表面。这是目前唯一的例子，WASP-76的温度变化足以让它在夜间真的下铁雨。

图解： WASP-76b的夜景概念图。这颗超热的巨型系外行星有一个白天，温度达到4350华氏度（2400摄氏度）以上，高到足以使金属汽化。强风将铁蒸气带到较冷的夜面，在那里凝结成铁滴。在图片的左边，是系外行星的晚间边界，在那里从白天过渡到黑夜。图源：ESO/M. Kornmesser

土卫六上的甲烷湖

与其说土卫六是一颗行星，不如说它是土星的最大卫星。它非常有趣，因为它有一个相当大的大气层，这对于一个围绕行星运行的卫星来说是很罕见的。

在土卫六的表面有着像地球上的河流液体在流动。但与地球不同的是，这种液体不是水，而是不同碳氢化合物的混合物。在地球上，我们会用这些化学物质（乙烷和甲烷）作为燃料，但在土卫六上，由于足够寒冷，它们保持液态并形成湖泊。

人们认为冰火山将这些碳氢化合物零星地作为气体射入大气中，形成云层，然后凝结成雨。但这种降水与我们在地球上的阵雨不同，因为它只下了大约0.1%的时间，并且雨滴会更大（约为1厘米），并且由于重力降低和阻力增加，落下的速度要慢五倍。

图解：土卫六上的甲烷湖，图源： NASA/JPL-Caltech

火星上的风

火星有着与地球完全不同的天气系统，主要是因为火星十分干燥，大气层更为薄。由于没有明显的磁场，火星的大气层向太阳的磁场开放，而太阳的磁场会将上层大气剥离。于是留下了一个稀薄的大气层，主要由二氧化碳组成。

美国宇航局的直升机Ingenuity在火星上的首次动力飞行令人惊讶——不仅因为探索因素，而且因为旋翼在稀薄的大气层中提供的升力非常小，大约只有地球表面的2%。与这种稀薄的大气层相对应的是双组大叶片，以每分钟约2500转的速度旋转，大致相当于无人机旋翼的速度，但比客运直升机快得多。

虽然火星的大气层很薄，但它并不平静。平均30公里/小时（20英里/小时）的风速足以使地表物质四处移动，维京号登陆器的早期观测测量到的风速高达110公里/小时（70英里/小时）。

火星有大规模的沙尘暴而闻名，这些沙尘暴遮蔽了表面的视线，并可能持续数周之久。所以高速沙尘暴的前景成为了探索该星球的一个主要问题，但因为大气层很薄，所以大气层的压力很小。例如，电影《火星人》中火箭被吹翻的场景根本不会发生。

图解：沙尘暴前（左）和沙尘暴期间（右）的火星，图源：NASA/JPL-Caltech/MSSS, CC BY

木星上的闪电

1979年，旅行者1号飞过木星，见证了木星上闪电的袭击。在2016年，朱诺任务对木星上的闪电风暴进行了深入的观察。

在地球上，大部分的闪电都集中在赤道附近。但在木星上，大气层的稳定性意味着大多数对流和湍流发生在极地附近，这也是闪电发生的主要地点。在木星上，闪电产生的方式不是地球上的，而是过冷的水滴与冰块碰撞，在氨的雪球中积累电荷。这种氨作为水的防冻剂，使其在更高的海拔地区保持液态。

木星甚至还有不太为人所知的闪电，叫做鬼怪和精灵。鬼怪是由闪电形成的，它从云层中上升到大气层上部，并产生短暂的红色光芒，而精灵是当闪电击中我们大气层的带电部分（电离层）时形成的环。这些在1921年就被预测到了，但直到1989年才在地球上被拍到，主要是由于风暴云的阻挡。

图解：一个鬼怪在木星大气层中可能是什么样子。图源：Image credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI

BY：Ian Whittaker

FY：秋白

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关键词： 碳氢化合物 是什么样子

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