為什麼熔融的地球半徑,比固體地球大5%左右?

2020-12-06 博科園
博科園:本文為天文學類

巖態系外行星相對較小,這使得它們很難用望遠鏡探測和表徵,那麼尋找在黑暗中這麼小的行星最佳條件是什麼?伯爾尼大學空間與居住性中心(CSH)的天體物理學家丹·鮑爾(Dan Bower)說:一顆熾熱、熔融的巖石行星,可能藏匿著巨大的出氣大氣層,符合所有條件。由於強烈的射出輻射,這樣一顆行星更容易被望遠鏡看到。誠然,你不會想在這些行星之一上度假,但研究它們很重要,因為許多巖石行星開始都是作為熔融的,但最終一些可能會像地球一樣適合居住。

巖石行星是由恆星系統殘留物的殘留物構造,所有沒有進入中心恆星或巨型行星的東西,都有可能最終形成一個小得多的類地行星,我們有理由相信,發生在行星幼年的過程是決定其生命路徑的基礎。因此,科學家們揭示了這樣一顆行星的可觀測性質,其研究成果發表在《天文學與天體物理學》期刊上。研究表明,熔融地球的半徑實際上比固體地球大5%左右,這是由於在行星內部極端條件下熔融材料與固體材料的行為差異所致。

Cheops檢測到的差異

本質上,熔融的矽酸鹽比同等固體佔據更多體積,這增加了地球的大小。在描述太陽系外的系外行星和尋找潛在的可居住世界方面,伯爾尼大學的研究人員處於世界領先地位。儘管至少在2026年柏拉圖太空任務發射之前,探測到一顆明亮類太陽恆星周圍的巖石行星仍遙不可及,但圍繞著較冷和較小恆星周圍的行星,如紅矮星Trappist-1或Proxima b,現在將佔據中心舞臺。有趣的是,目前和未來觀測設施可以測量到行星半徑的5%差異,特別是在伯爾尼開發和組裝並將於今年晚些時候發射的空間望遠鏡Cheops。

事實上,最新的系外行星數據已經提供了一種暗示,即由強烈恆星光維持的低質量熔融行星存在於系外行星目錄中。因此,一些系外行星組成成分可能與地球相似,但卻有不同數量的固體和熔巖來解釋觀察到的行星大小變化,它們不一定需要用奇異的光材料來解釋數據。然而,即使是完全熔化的行星也可能無法解釋對最低密度行星的觀察。但在這一點上,研究小組也有一個命題:在其歷史早期,熔融的行星可能會比最初困在行星內部巖漿中揮發性物的大氣層更容易產生氣體。

這可以解釋觀測到的行星密度的額外減少,未來詹姆士·韋伯太空望遠鏡(JWST)應該能夠分辨出一顆圍繞著一顆較冷紅矮星周圍行星上的這種出氣大氣,如果它是由水或二氧化碳主導的話。系外行星科學正在為早期地球和早期金星類似物的觀測打開大門,這可能會極大地影響我們對地球和太陽系行星的理解。在太陽系內外行星的背景下思考地球,反之亦然,為理解太陽系內外的行星提供了新機會。

博科園|研究/來自:伯爾尼大學參考期刊《天文學與天體物理學》DOI: 10.1051/0004-6361/201935710博科園|科學、科技、科研、科普關注【博科園】看更多大美宇宙科學哦

相關焦點

  • 地球磁場是如此產生的?半徑3400公裡鐵合金地核被導電流體包圍
    《地球磁場是如此產生的?半徑3400公裡鐵合金地核被導電流體包圍》本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。地震波顯示,地球外核處於熔融狀態,我們雖然無法直接探測到這些物質,但可以分析出地核是由鐵和鎳物質構成的,這是形成磁場的關鍵。
  • 月球為什麼永遠一面朝著地球?
    通過對「阿波羅12號」飛船從月球上帶回來的巖石樣本進行化驗分析,人們發現月球要比地球古老得多。有人認為,月球年齡至少應在70億年左右。   四、大碰撞說。這一假設認為,太陽系演化早期,在星際空間曾形成大量的「星子」,星子通過互相碰撞、吸積而長大。星子合併形成一個原始地球,同時也形成了一個相當於地球質量0.14倍的天體。
  • 細說人類的老家——地球,帶你了解地球的結構
    再後來,天文學發達了,人們通過觀測發現,地球並不是一個正圓球,而是一個赤道附近向外突出兩極地區區域扁平的扁球。那麼問題就來了,既然地球是個圓球,那麼住在我們地球對面的人,不就是頭衝下腳朝上了嗎?記得我小時候就是這樣想的,家裡有個親戚是在美國的。有一次我問他,你們為什麼要去美國呢?天天頭朝下生活不辛苦嗎?
  • 45億年前地球的自轉,有助於形成熔融巖漿海洋!
    同樣的撞擊也把新形成的地球整個表面變成了熔巖海洋。現在,新研究發現,地球的快速自轉可能已經影響了這片熔融海洋的冷卻方式。新研究發現,地球自轉速度可能影響了矽酸鹽礦物在巖漿海洋凝固時結晶和沉澱的位置。在最快的旋轉速度下(大約3到5個小時的完整旋轉)無論緯度如何,這些晶體都聚集在巖漿海洋的底部。然而,由於極地附近滾燙巖漿的對流作用,多次導致結晶向上冒泡,結晶層並不十分穩定。
  • 為啥地球核心高達6000度,形態卻是一個固體的鐵球?
    地球核心我們的地球是個很神奇的物體,它身上有無數奧秘值得探尋,其中一個就是為啥它最中心的溫度高達 6,000 度,但是那裡仍舊是固態的。咱們先來了解一下地球的結構,地球的內核是一個直徑大約有 1500 英裡( 2414 公裡)的固體鐵球,體積同月球一樣。
  • 地球是一個球體,但太平洋那麼大,為什麼看起來還是平的?
    1.8%,當然埃拉託色尼可能有運氣成分在裡面,因為當時測定兩地之間的距離誤差是非常大的,但無疑他的方法非常正確。既然地球是個球體,為什麼太平洋那麼大,還那麼平?這個問題很有趣,肉眼對於歪斜或者凹凸不平是非常敏感的,但對於緩慢變化的曲面反應卻非常遲鈍,而且凹面會比圖面敏感一些,因為凹面有參照物,圖面沒有參照物,廢話少說,我們列個簡單的示意圖計算一下,看看到底這個不敏感在哪裡?
  • 測量地球半徑
    文|小河問題情景:假如你正在地球赤道附近的海邊度假,住在一家臨海旅館四層的一個房間裡,房間視野開闊,有一天,旅館老闆懸賞:明天天亮以前誰要能想出一個相當準確的方法來測量地球半徑,將免去旅客住店期間的所有費用,條件是除了藉助於
  • 人類可以減慢或停止地球的自轉,但與此同時,地球也將毀於一旦
    科幻作品《流浪地球》也提到了停止地球自轉所帶來的危害,有一半的人口因為地球停止自轉而喪生了,但在現實之中,災難遠不止於此。那麼減慢或停止地球的自轉,會給地球生態帶來哪些變化呢?首先受到影響的就是地球上的流體,也就是海洋。
  • 地球內部結構
    地殼實際上是由多組斷裂的,很多大小不等的塊體組成的,它的外部呈現出高低起伏的形態,因而地殼的厚度並不均勻:大陸下的地殼平均厚度約35公裡,我國青藏高原的地殼厚度達65公裡以上;海洋下的地殼厚度僅約5~10公裡;整個地殼的平均厚度約17公裡,這與地球平均半徑6371公裡相比,僅是薄薄的一層。
  • 半徑30光年的鉛球坍縮成黑洞後,地球要多遠才能保證不被撕碎?
    30光年在現代人類看來是一個遙不可及的距離,畢竟比鄰星距離才4.22光年我們都無法到達,但對於銀河系將近10萬光年半徑,或者可觀測宇宙930億光年直徑來說,簡直就是一個微不足道的距離,那麼我們今天就來算算,一個半徑30光年的鉛球坍縮成黑洞後,地球要多遠才能保證安全!
  • 為什麼地球像個大磁鐵一樣?
    為什麼地球就好像一塊大磁鐵,不,地球就是磁鐵。但它不是永磁體,而是電磁體。為什麼呢?因為在地球深處,熱量不均產生的對流,導致了熔融金屬(主要是鐵)流動(熱量似乎是由於鐵在地球的固體核上凝結而產生的)。這種流動通常會形成各種各樣的特定樣子,就像在煎鍋中加熱的油的那個樣子。流動導體中的此類樣子會很容易產生磁性。
  • 一幅圖理解地球衛星軌道半徑
    高中階段的天體運動其實可以認為是圓周運動的一個應用實例,但於學生,卻覺得天體運動遠難於圓周運動,其中一個重要的原因,就是由於天體的運動數量級太大,學生很難在頭腦中建立直觀的情景,對於天體運動中常常考查地球衛星中的的近地衛星、同步衛星和月球,其實只需一幅圖就可清晰認知:
  • 極簡【世界地理第四篇】:地球內部結構和各結構的基本運動
    縱波可以通過固體,液體和氣體傳播,橫波只能通過固體傳播。※擴展:地震預警縱波比橫波傳播速度快,例如地殼中,縱波大概5.5km每秒,橫波大概3km每秒。但是橫波比縱波破壞力大很多,地震的破壞力主要是通過橫波。
  • 地球內核的奧秘
    地球科學之謎能被找到各個地方從冰蓋到海洋。其中,有一個地方我們尤其缺乏了解,就是那地獄般的內核,似乎就在上周大謎團最終已經被解決。地球的內核是一個760英裡寬的實心球,通過外界的巨大壓力保持固體, 而且很熱,達到5700開爾文度也毫不奇怪,通常由小行星核與鐵隕石以相同的方式組成一個鐵鎳合金。
  • 了解:地球質量是多少?地球半徑有多長?(高一物理下)
    在我們高一物理人教版必修2的學習中,我們會學到:地球的半徑是約等於6371.393千米,地球的質量是約等於59萬億億噸,這些數據都是怎麼得來的?難道有這麼長的尺子測出了地球的半徑?難道有這麼大的秤稱出了地球的質量嗎?要了解這些問題我們得先從地球的半徑說起。
  • 你知道地球板塊運動,但你知道為什麼有板塊嗎?
    模擬結果表明地球一般能承受約1km變形的熱膨脹(地球半徑為6371 km),如果進一步的膨脹會引發裂縫萌生並迅速建立全球裂縫網絡,形成板塊。雖然這個新模型足夠簡單,只是模擬早期地球的外殼被加熱、膨脹,然後破裂。但從表面上看,這個模型類似於長期被懷疑的地球擴張假說,並與地球科學的基本物理規則形成鮮明對比。
  • 利用智慧型手機測量地球半徑
    下午值周開始前,我提議與操場組一起測量一下地球的半徑。起初同學們以為我在開玩笑,然後我在黑板上大致說了一下測量思路:地球半徑與地球表面弧線之間滿足一個等量關係:L=θR(θ為弧度角),只要測出100米跑道起點與終點之間對應的圓心角,即可求出地球半徑。
  • 10-13億年前,熔融的內核冷卻成了固態
    我們知道,那就是地球的地殼。不過,在整個地球結構中,地殼只佔了很小的一部分。半徑6378公裡的地球,地殼最厚處也只有大約33公裡,地殼以下有約2865公裡的厚度都被地幔佔據,最內側則是地球的核心——地核。
  • 地球簡史:從誕生到現在
    但我們的地球是怎麼誕生的呢?地球又是什麼組成的?一切都要退回到46億年前,原始地球從已死亡恆星遺留下的星雲中形成,聚集成一塊巨大的、髒兮兮的氣體雲。氣體雲在其中心變得密集,並形成一個吸積盤。小顆粒開始撞擊在一起,並且越來越大,直到它們形成今日我們所說的「行星」。
  • 磁鐵為什麼有吸力,地球為什麼有磁場,它們的能量從哪兒來?
    另外,地球本身也是個大磁鐵,由於地球磁場的存在,大部分的侵入地球的帶電粒子被地球磁場屏蔽了,使地球的生物和環境免受太陽風的侵害,那麼,地球磁場怎麼產生的呢?簡單的答案就是地殼的熔融態物質通過對流運動形成電流,通過電流進而形成地磁場,當然,地磁場的成因比較複雜,目前尚無定論。