科學家們認為,他們已經發現了一個非常引人注目的熔巖世界,在離恆星最近的地方,它可能擁有一個由蒸發巖石組成的稀薄大氣區域。
這顆系外行星被稱為K2-141b,最初發現於2017年。它大約有地球的一半大,但它的軌道離它的恆星母星太近了,它的恆星比我們的恆星太陽小一個等級,以至於它每24小時都要繞它的恆星母星好幾圈,且同一個表面永遠面向恆星。現在科學家預測,這些因素意味著K2-141b表面三分之二的區域會被永久性的陽光照射,以至於它地表的一部分被熔巖海洋覆蓋,而且其中一些巖石甚至可能被蒸發了到大氣中。
加拿大麥吉爾大學的行星科學家、這篇新論文的合著者尼古拉斯·考恩在一份報告中說:「所有巖石行星,包括地球,一開始都是熔化的世界,但後來迅速冷卻和凝固。熔巖行星給我們一個難得的機會,讓我們看到了行星演化的這個階段。」
科學家們希望了解這樣一個炙熱的世界可能有什麼樣的大氣層。K2-141b是一個非常值得研究的目標,它已經被美國宇航局克卜勒太空望遠鏡的K2任務和該機構的斯皮策太空望遠鏡進行了仔細的觀察研究。它的大氣特別有趣並奇特,科學家們相信,美國宇航局即將於明年晚些時候發射的詹姆斯韋伯太空望遠鏡將能夠更細緻地觀測和分析這顆遙遠行星大氣的成分。
截止目前為止,研究人員對K2-141b的研究認為,這個星球的密度與地球的密度差不多,因此地殼可以用純矽來模擬,作為一個合理簡化的表示。根據研究小組的計算,因為它離母星恆星很近,接收到了非常強烈恆定的光和熱,這意味著它的地表可能有數公裡深的巖漿海洋。然後,研究人員根據三種潛在的主要成分對它的大氣進行了建模,這些成分在巖石行星的外殼中都很常見。科學家們計算出,這三種情況都能支持大氣,風速超過每秒1.75公裡,遠高於地球上的聲速。
研究人員計算,在氣溫下降的大氣邊緣,氣態巖石會冷卻到足夠的溫度,以降水的形式落回地表,形成巖石雨。研究人員寫道,如果大氣以二氧化矽或一氧化矽為主,那麼這些降水大部分會落入巖漿海洋中,但如果大氣主要是鈉,它看起來就更奇怪了,固體鈉會像地球上的冰川一樣向海洋滲出。
所有這些建模並不是為了想像一個奇異的世界會是什麼樣子,畢竟這是科學。研究人員希望將他們的模型與目前大型空間望遠鏡的觀測結果進行比較。科學家們很樂觀地說,K2-141b是大氣觀測和深入研究的一個極佳目標。
科學家們在報告中說,在詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發射到太空之前,他們將深入研究斯皮策太空望遠鏡觀測到的數據,這些觀測結果應該有助於確定K2-141b白天和夜晚的溫度,從而澄清模型是如何與現實相符的。