于巧峰

提到外星球，現(xiàn)實幾乎可以媲美科幻小說了。以開普勒-16b 來說，這是一顆土星大小的行星，距離地球大約200光年，圍繞兩顆恒星（而不是一顆）運轉(zhuǎn)。它有一個綽號——塔圖因，也就是小說中盧克和安納金·天行者那個虛構(gòu)的家園。在這里，每天都能看到兩次日落，同樣讓人震撼。

每天傍晚，兩個在天空中永遠(yuǎn)相距不遠(yuǎn)的太陽相繼在耀眼的光輝中落入地平線。盡管想象兩顆朦朧的紅色恒星降至地平線以下并非難事，但天文學(xué)家仍然無法確定這些恒星是否確實是紅色的。在系外行星上，“一些落日實際上和地球上的不完全相同”。巴黎天體物理學(xué)研究所的天文學(xué)家保羅·安東尼·威爾遜表示：“它們的顏色會非常不同。”

當(dāng)然，天文學(xué)家無法親見這些落日——大多數(shù)時候甚至不能直接看到這些行星。他們會等待一個時刻：當(dāng)恒星微微變暗，行星“凌越”或者直接從恒星前面經(jīng)過并遮擋住恒星的小部分光線時，借機(jī)觀察這些行星。但并不是所有撞到行星圓盤的光線都會被阻擋， 實際上，一些光線會穿過行星最高層的大氣層?！拔覀兪占┩复髿鈱拥墓饩€，并將其解析成不同的顏色?！?威爾遜說，“我們注意到，當(dāng)我們看這些系外行星的大氣層時，會發(fā)現(xiàn)一些顏色缺失了?！?/p>

這些缺失的顏色都有對應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，從我們熟悉的水蒸氣到比較陌生的氣態(tài)金屬——這些物質(zhì)大量存在于系外行星的上層大氣中。這些化學(xué)物質(zhì)可以吸收恒星特定顏色或波長的光。因此，在這個對天文學(xué)來說很常見的反直覺聯(lián)系中，任何缺失的星光都代表行星大氣層中存在某種化學(xué)物質(zhì)，而可見的星光則代表行星大氣層中缺乏某種化學(xué)物質(zhì)。

它給我們最明顯的暗示是我們能夠據(jù)此檢測到特定的分子，如氧氣，這可以表明一個行星是適合居住的——甚至可能已經(jīng)有人居住了。不過，我們發(fā)現(xiàn)的第一顆凌越恒星的系外行星HD 209458b肯定不是這樣的情況。它是一顆氣態(tài)行星，質(zhì)量約與木星相當(dāng)，軌道半徑只有水星的1/8，所以熾熱難當(dāng)。

這顆行星發(fā)現(xiàn)于1999年，在之后不到一年的時間里，天文學(xué)家用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡多次觀察它，希望發(fā)現(xiàn)透過其外層大氣的光線。果然，除了一部分特定的可以被鈉吸收的波長之外，星光仍然可以被看到。每當(dāng)行星凌越其恒星時，這些橙色色調(diào)都明顯減少，在恒星的光譜里形成譜線。為什么會這樣呢？可能是因為行星的大氣層中存在大量的鈉原子，鈉原子吸收了特定波長的星光所致。

12年來，光譜中缺失的譜線使得行星的大氣層非常引人注目。之后，埃克塞特大學(xué)的行星科學(xué)家弗雷德里克·彭特使這顆行星的大氣層更直觀地為更多世人所知。他利用建模來展示在富含鈉的天空中日落會是什么樣的景象——那看起來真的很不一樣。

高懸在這顆星球天空中的星星看起來是白色的，就像我們正午的太陽一樣。但是當(dāng)它開始下沉?xí)r，陽光穿透的大氣越來越多，鈉吸收的紅色光和橙色光也越來越多，但恒星中的藍(lán)色光和綠色光會被放行。藍(lán)色波長散射得更多（像它們在地球上一樣），因此恒星最初看上去是藍(lán)色的。而當(dāng)它開始下降時，藍(lán)色光散射得如此厲害，以至于分散開去（這也和在地球上一樣），恒星就會變成明亮的綠色。

因此 ，如果我們在HD 209458b上看日落的話，恒星在墜入地平線之前會由藍(lán)色變?yōu)榫G色。不過，由于這顆行星是氣態(tài)的，根本沒有地面可供人們站在上面觀看日落，在彭特的日落模型中，觀察者是位于其外層大氣層中的空間站里。

當(dāng)天文學(xué)家觀察另一顆熾熱的“木星”HD 189733b凌越恒星時，他們期望看到類似于HD 209458b的結(jié)果，即失蹤的譜線會對應(yīng)行星大氣層中的化學(xué)物質(zhì)。所以當(dāng)HD 189733b沒有顯示出任何譜線缺失時，他們非常驚訝。難道是大氣層中沒有什么物質(zhì)多到足以吸收掉特定顏色的光？還是因為只有一個厚厚的、高海拔的云層均衡地吸收并散射所有顏色的光？天文學(xué)家認(rèn)為是后者。

因此， 在行星HD 189733b上沒有單一的元素吸收特定顏色的光。日落時，硅酸鹽塵埃會散射掉藍(lán)色光，只留下一顆紅星落于HD 189733b朦朧的地行星HD 209458b上的落日行星HD 189733b上的日落與地球上的場景極為相似平線下，與地球上的日落場景非常類似。

即使是在地球上，日落也可能會讓你大吃一驚。如果你有機(jī)會在一個清晰的角度觀察遠(yuǎn)處地平線上的日落，那就密切關(guān)注一下太陽的圓盤慢慢下沉。在太陽的上邊緣消失在地平線上、夜晚來臨之前的一瞬間，可能會迅速地閃現(xiàn)出一抹生動的綠色。要看到這種景象，你需要清楚地看到遠(yuǎn)處的地平線， 不能有陰霾， 并且還要有極大的耐心和極好的運氣。

出現(xiàn)綠色閃光的原因有兩個。第一，光線進(jìn)入一個新的媒介時會發(fā)生折射，而藍(lán)光比紅光折射得更為嚴(yán)重，因此落日的底部邊緣是紅色的，而頂部是藍(lán)色的。所以感官上紅色太陽先于藍(lán)色太陽落下。第二，因為藍(lán)色光線很容易分散在我們的大氣層中，因此你看到的最后的光不是藍(lán)色的而是綠色——與行星HD 209458b的情景相似。

所以， 如果條件許可的話，地球上的日落也會和系外行星上的一樣奇特。

行星HD 209458b上的落日