ปฏิกิริยาโฟโตเคมีในบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบที่มีอุณหภูมิปานกลางทำให้เกิดอนุภาคหมอกควันอินทรีย์ขนาดเล็ก หมอกควันจากโฟโตเคมีจำนวนมากเหล่านี้ก่อตัวขึ้นในชั้นบรรยากาศของโลกทุกวัน แต่โลกของเรากลับมีท้องฟ้าที่ค่อนข้างสดใส เหตุผลเกี่ยวข้องกับความง่ายในการขจัดอนุภาคหมอกควันออกจากชั้นบรรยากาศโดยกระบวนการสะสม

"มันไม่ได้เป็นเพียงหมอกควันการผลิต แต่ยังกำจัดหมอกควันที่จะกำหนดวิธีการล้างบรรยากาศที่" Xinting ยูเพื่อนหลังปริญญาเอกที่ UC Santa Cruz และผู้เขียนนำการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน 12 กรกฎาคมกล่าวว่าธรรมชาติดาราศาสตร์

Yu และเพื่อนร่วมงานของเธอวัดคุณสมบัติของอนุภาคหมอกควันที่ผลิตในห้องปฏิบัติการภายใต้สภาวะที่เป็นตัวแทนของบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบของก๊าซ อุณหภูมิ และแหล่งพลังงานต่างๆ ผู้เขียนร่วม Xi Zhang ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้าน Earth and Planetary Sciences ที่ UC Santa Cruz กล่าวว่าการทดลองในห้องปฏิบัติการเช่นนี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจการก่อตัวของหมอกควันและผลกระทบต่อการสังเกตการณ์

"เราไม่สามารถนำตัวอย่างหมอกควันกลับมาจากดาวเคราะห์นอกระบบได้ ดังนั้นเราต้องพยายามเลียนแบบสภาพบรรยากาศในห้องปฏิบัติการ" เขากล่าว

จากข้อมูลของ Yu การกำจัดหมอกควันขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุที่สำคัญของอนุภาคที่เรียกว่าพลังงานพื้นผิว "พลังงานพื้นผิวอธิบายว่าวัสดุมีความเหนียวหรือ "เหนียว" เพียงใด" เธอกล่าว

อนุภาคหมอกควันที่เหนียวเหนอะหนะจะเกาะติดกันทันทีเมื่อชนกัน เติบโตเป็นอนุภาคขนาดใหญ่ที่ตกลงมาจากชั้นบรรยากาศสู่พื้นผิวของดาวเคราะห์ (กระบวนการที่เรียกว่าการสะสมแบบแห้ง) พวกมันยังสร้างนิวเคลียสการควบแน่นที่ดีสำหรับละอองเมฆและกำจัดออกได้ง่ายโดยการสะสมแบบเปียก หมอกควันที่เกิดขึ้นบนโลกมักมีพลังงานพื้นผิวสูง จึง "เหนียว" และกำจัดออกจากชั้นบรรยากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การทดลองในห้องปฏิบัติการของ Yu แสดงให้เห็นว่าหมอกควันที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบนั้นมีความหลากหลายมาก โดยมีคุณสมบัติที่ขึ้นอยู่กับสภาวะที่เกิดขึ้น

“บางส่วนมีความคล้ายคลึงกับหมอกควันของโลก มีพลังงานพื้นผิวสูงและกำจัดได้ง่าย นำไปสู่ท้องฟ้าแจ่มใส” เธอกล่าว "แต่บางชนิดมีพลังงานพื้นผิวต่ำมาก เช่น กระทะที่ไม่ติดกระทะ พวกมันไม่สามารถเกาะกับอนุภาคอื่นๆ ได้เป็นอย่างดี และยังคงเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่แขวนอยู่ในบรรยากาศเป็นเวลานาน"

การศึกษาพบว่าปัจจัยสำคัญคืออุณหภูมิที่สร้างอนุภาคหมอกควัน หมอกควันที่ผลิตที่อุณหภูมิประมาณ 400 เคลวิน (260 องศาฟาเรนไฮต์) มีแนวโน้มที่จะมีพลังงานพื้นผิวต่ำที่สุด นำไปสู่การกำจัดที่มีประสิทธิภาพน้อยลงและบรรยากาศที่มีหมอกหนายิ่งขึ้น การค้นพบนี้สอดคล้องกับแนวโน้มที่สังเกตได้จริง Yu กล่าวโดยสังเกตว่าดาวเคราะห์นอกระบบที่อุณหภูมิ 400 ถึง 500 K มีแนวโน้มที่จะมีหมอกมากที่สุด

ดาวเคราะห์ที่เย็นกว่าซึ่งตั้งอยู่ในเขตเอื้ออาศัยของดาวฤกษ์แม่มีแนวโน้มที่จะมีชั้นบรรยากาศที่ชัดเจนมากกว่า "เราอาจไม่ต้องกังวลว่าดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้จะมืดเกินไปสำหรับการสังเกตการณ์ในอนาคต เนื่องจากหมอกควันมักจะมีพลังงานพื้นผิวสูงขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า" Yu กล่าว "ดังนั้นจึงง่ายที่จะขจัดหมอกควันเหล่านี้ออกไป ทำให้บรรยากาศค่อนข้างปลอดโปร่ง"

นักดาราศาสตร์ต่างตั้งตารอที่จะมีเครื่องมืออันทรงพลังในการอธิบายลักษณะบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ที่กำลังจะมีขึ้น เมื่อดาวเคราะห์นอกระบบเคลื่อนผ่านใบหน้าของดาวฤกษ์ บรรยากาศของมันจะกรองแสงจากดาวฤกษ์ ทำให้นักดาราศาสตร์มีกล้องโทรทรรศน์ที่มีความอ่อนไหวเพียงพอ (เช่น JWST) มีโอกาสที่จะระบุองค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศโดยใช้สเปกโทรสโกปีการส่งผ่าน

บรรยากาศที่พร่ามัวอาจขัดขวางการส่งผ่านสเปกโทรสโกปี แต่หมอกควันอาจยังคงให้ข้อมูลที่มีค่า

"หมอกควันไม่ได้มีลักษณะเฉพาะ" เขากล่าว "ด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ดีกว่านี้ เราอาจสามารถระบุลักษณะองค์ประกอบของหมอกควันจากดาวเคราะห์นอกระบบและเข้าใจเคมีของพวกมันได้ แต่การสังเกตจะอธิบายยากมากหากไม่มีข้อมูลจากการทดลองในห้องปฏิบัติการ การศึกษานี้ได้เผยให้เห็นถึงความหลากหลายของอนุภาคหมอกควัน และความเข้าใจของอนุภาคเหล่านี้ คุณสมบัติทางแสงจะมีความสำคัญสูงสำหรับการศึกษาในอนาคต"

นอกจาก Yu และ Zhang ผู้เขียนร่วมของบทความนี้ยังรวมถึง Austin Dymont ระดับปริญญาตรีของ UCSC, ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ Jonathan Fortney และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Diana Powell ที่ UC Santa Cruz รวมถึงนักวิทยาศาสตร์ที่ Johns Hopkins University, Cornell University, University of Texas at Austin และมหาวิทยาลัย Grenoble Alpes ประเทศฝรั่งเศส งานนี้ได้รับการสนับสนุนจาก NASA และมูลนิธิ Heising-Simonsสล็อตออนไลน์ 918kiss