天文学家研究太阳系中行星的方式与他们研究系外行星的方式惊人地相似，尽管后者的距离要远几个数量级。关键是光谱学——检查从行星大气层到达望远镜的光的波长。不同的分子允许不同的波长通过，从而在光谱中形成独特的图案，并为科学家提供有关大气成分的线索。

太阳系的天气可以告诉我们系外行星的天气

当然，对于附近的行星，我们可以通过访问它们来获取更多详细信息，但这既昂贵又困难，例如，自1986年航行者2号以来我们就没有访问过天王星，因此，出于所有意图和目的，今天研究天王星与研究系外行星的方式相同：使用望远镜。

近期回顾太阳系中的行星大气和其他地方，揭示了我们太阳系中天气令人难以置信的复杂性和多样性，以及我们可能期望在其他恒星周围发现什么，但也揭示了我们对我们的近邻尚不了解的情况：有有很多未知数。该评论发表在《天文学与天体物理学评论》上。

那么，让我们来一场天气观察者的太阳系之旅吧：

我们正在跳过水星——当你离太阳那么近时，没有什么大气层可言。

但金星有大气层，而且并不逊色。金星的温室气体的粉碎汤似乎含有不同水平的二氧化硫。行星科学家推测这是地表活跃火山活动的结果，但目前还无法证明。

金星最近还以生命指示分子磷化氢的前景吸引了天文学界——这一结果现在受到质疑，但仍悬而未决。更广泛地说，天文学家已经了解到地球的大气层并不均匀。它在不同海拔高度都有独特的云层，有些是厚厚的云层，有些是朦胧且变化多端的云层。在其中一个较致密的层中，有一种令人费解的特征，它会吸收紫外蓝光，从而导致极度发热。

天文学家很想近距离观察造成这种吸收的原因：目前，这还是一个谜。

向外移动，我们来到了火星，除了地球之外，火星是太阳系中最容易理解的天气模式。它的大气层是一层薄薄的二氧化碳面纱，偶尔会产生稀疏的水基云。

雾有时会在火星冬季或黎明和黄昏时形成，甚至会形成类似地球的霜。但火星并不总是平静的。它经常出现剧烈的全球性沙尘暴，就像2018年杀死美国宇航局机遇号火星车的那场沙尘暴一样。大气中的过氧化氢和甲烷似乎也存在季节性变化，暗示着微生物存在的可能性。

接下来是木星，它的彩色带揭示了其大气层的混乱本质。浅色条纹出现在气体从下方上升的地方，而较暗的区域则显示空气下沉。像大红斑这样的巨大风暴搅动了大片地区，而在其他地方，氨雾凝结成泥浆和冰雹，将分子吸入大气内部深处。

土星也有巨大的风暴(称为大白斑)，尽管它们似乎只在北半球形成。天文学家想知道，从长远来看，它们是否也可能在南方形成。土星的温和、均匀的颜色(与木星相比)很大程度上是因为土星的大气层“更高”。而且不太紧凑，在整体上形成一层朦胧的层，隐藏了其中的复杂性。

我们还需要在土星的卫星泰坦稍作停留，它的富氮大气与地球相似。凝结的甲烷云在这里形成，雨点般落回地表并汇集在浅湖中。天文学家很想了解有关泰坦天气周期的更多信息，包括雷暴的真实可能性。

最后，天王星和海王星都有氢和氦的大气层，但它们并不相同。海王星辐射热量，而天王星则处于平衡状态：它似乎已经耗尽了所有内部能量，并且几乎没有对流活动。不过，两者都具有季节性变化的特点，长期研究将有助于理解这些变化。

那么这与系外行星有什么关系呢?

我们对太阳系行星来之不易的知识使我们能够准确地模拟天气模式和流体动力学，而且重要的是，我们可以看到我们的模型的不足之处。例如，木星的特征比天气模型最初预测的更复杂。这些模型没有考虑化学成分的混合——这是将简单的天气模型应用于更遥远的世界之前需要学习的重要教训。

系外气态巨行星的行为应该像木星和土星一样，含有大量的氢和氦，但内部也含有重金属。但对于所谓的“热木星”还有其他考虑因素。轨道距离恒星更近，因此在热条件方面表现不同。幸运的是，热木星是最容易获得良好数据的系外行星之一，当与我们对木星的了解结合起来时，它们已经得到了相当好的理解。

现在人们越来越感兴趣的是“超级地球”的行为。和“迷你海王星”，太阳系中未曾见过的一种中等大小的行星。这些行星有大气层吗?如果是这样，我们能够学习他们的作文吗?

了解如此大小的行星的部分挑战是可能存在气溶胶，这些气溶胶会产生雾状层，就像金星上的雾状层一样，会掩盖化学成分数据。气溶胶使光谱学变得困难，因此表征这些行星上的天气模式可能是一个挑战。这就是为什么了解金星如此重要，航天机构已将参观金星作为未来几年的优先事项。

至少自20世纪80年代以来，我们太阳系的冰巨星是我们近距离研究行星能力中的明显遗漏。因此，相对而言，我们对外行星知之甚少，最近评论的作者认为，外行星的任务应该成为未来几年的首要任务——不仅是了解天王星和海王星，而且我们也可以了解它们的系外行星对应物。

审查的最终结论之一涉及行星科学家和系外行星专家之间不断变化的关系。目前，对太阳系的研究为我们对系外行星的期望提供了信息。

但随着我们收集更多的系外行星数据，知识的流动可能会逆转。研究更多的系外行星将告诉我们更多关于太阳系行星在更广泛的星系群中的位置的信息。

因此，太阳系和系外行星研究人员之间的合作将变得更加有趣。