JWST首次分别测量同一行星的晨昏，温差竟达1,775°C

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）分别读取了同一异星球的晨空与昏空——发现两者相差1,775°C。

这颗行星名为WASP-121 b，是一颗超热类木星，每30小时绕其主星一圈。它处于潮汐锁定状态：一个半球永远朝向主星，被烘烤至约2,500°C；另一个半球则永远沉浸在约725°C的永夜之中。两个半球相交之处有两条边界——黎明处的晨侧终止线和日落处的昏侧终止线。6月11日发表于《自然·天文》的一项研究同时绘制了这两条边界，揭示它们是化学组成截然不同的两个环境，相距近两千度。

韦伯如何将一次凌星读成两片不同的天空

凌星是指行星从主星前方经过的天象。天文学家通过分析穿透行星边缘的星光来探测化学指纹。通常情况下，晨侧和昏侧的边缘会混合为一个平均光谱，无法区分。

改变局面的关键在于尺度与时机。WASP-121 b体积庞大，轨道距主星极近，在单次凌星过程中可以自转约30度。这一自转使晨侧边缘先于昏侧边缘扫过望远镜视线。研究团队使用韦伯的NIRSpec光谱仪和NIRISS仪器，记录了行星自转时光信号的持续变化，从而依次采样了两侧边缘的信息。

“凭借前所未有的观测质量，JWST让我们对遥远行星有了迄今为止最为详尽的认识，”海德堡马克斯·普朗克天文学研究所的通讯作者Cyril Gapp说道。

仍在积聚云层的晨侧天空

晨侧终止线最先进入韦伯的视野，其吸收的星光也少于昏侧。

研究团队倾向于将此归因于硅酸盐云——并非水滴，而是岩石形成化合物在高层大气凝结时生成的矿物颗粒。由于晨侧大气由来自较冷夜侧的气流补给，温度会短暂降至足以让硅酸盐固化、散射入射辐射的程度。这种散射使晨侧天空在光谱中显得更为低沉。

该处一氧化碳水平相对稳定。水分子——在极端条件下大量解离——在晨侧边缘的信号仍强于昏侧边缘。

热到容不下水分子的昏侧

凌星结束时，昏侧终止线已进入视野，信号随之明显改变。一氧化碳吸收增强——表明东侧边缘温度更高。水分子变得更加稀少，原因不是行星水量减少，而是高层大气温度极高，足以在H₂O分子能够吸收可探测量的光之前将其分解为氢原子和氧原子。

昏侧边缘在物理上也更为庞大。热量使高层大气向上膨胀，增加了星光需要穿透的气体厚度。在相同轨道位置，昏侧拦截的辐射量多于晨侧，既因为它更热，也因为它延伸得更高。

书写1,775°C温差的风

两个终止线都位于永昼侧高温炉与永夜侧低温之间的边界，却并非彼此的镜像。

WASP-121 b维持着向东的强劲急流，将昼侧的超热气体在冷却前跨越昏侧终止线输送出去。晨侧终止线则接收了已在夜侧行程中散失大量热量的气体。1,775°C的温差正是对大气环流在到达黄昏前所传递能量的直接量度。

这与潮汐锁定行星大气环流模型的预测相符；而此前的测量——包括哈勃望远镜的观测——只能探测两条终止线的合并信号，无法将它们分别解析。马克斯·普朗克研究所的Thomas Evans-Soma（观测计划负责人）与约翰·霍普金斯大学天文学家David Sing均为本文共同作者。

这对宜居行星搜寻意味着什么

WASP-121 b不会孕育生命。但它提出的问题远不止于此。围绕冷星运行的宜居带岩质行星预计同样处于潮汐锁定状态，拥有两条截然不同的终止线。若两侧携带不同的化学特征——一侧云雾遮蔽、另一侧晴空澄澈；一侧有水、另一侧无水——搜寻生命迹象的望远镜就可能因采样边缘不同而得出不同结论。

WASP-121 b的结果是这一问题的极端示范。知道终止线不对称性的存在，并理解其背后的驱动机制，是正确解读它们的第一步。

关于WASP-121 b的常见问题

问：行星潮汐锁定是什么意思？

潮汐锁定是指主星引力逐渐减慢行星自转，直至一面永远朝向主星、另一面永远背离主星的状态。地球的月球即处于潮汐锁定——从地面永远只能看到月球的同一面。WASP-121 b拥有约2,500°C的永久昼侧和约725°C的永久夜侧，既无季节也无昼夜循环。

问：为何晨侧形成矿物云，昏侧却没有？

晨侧终止线接收来自较冷夜侧的气流，该气流可降至硅酸盐固化成颗粒并形成云层的温度。当同一气流抵达昏侧终止线时，已被急流在穿越昼侧过程中重新加热，温度过高，无法凝结。

问：WASP-121 b此前已被研究过吗？

广泛研究过。哈勃和斯皮策的早期观测提供了大气整体数据，但无法分别解析两条终止线。本研究是首个在单次凌星中将晨昏边缘读作独立环境的研究。

问：这对搜寻其他行星上的生命有何影响？

直接影响不大——WASP-121 b过于炽热、质量过大，不适宜生命存在。但研究方法至关重要：宜居带内潮汐锁定的岩质行星也可能拥有截然不同的终止线边缘，若只测量其中一侧，可能对其宜居性作出错误判断。

Cyril Gapp et al.，《Atmospheric asymmetries in WASP-121 b revealed by rotational transits detected with JWST》，Nature Astronomy，2026年6月11日。DOI：10.1038/s41550-026-02887-6

标签: 天文学, exoplanet, JWST, Cyril Gapp, NIRSpec, terminator