最新不雅测成果注解,55 Cancri e 的大年夜气成分很可能以大年夜量一氧化碳为主,辅以较少的二氧化碳,以及相当丰富的氢元素。研究人员还发明,5 次掩食事宜之间的差别可能与火山逸气过程有关,或源自由逸气形成的云层。这些云层可以在短时光内为外面降温,随后又被新的逸气所驱散,出现出动态变更的大年夜气构造。
55 Cancri e 是一颗半径约为地球 1.88 倍、质量约为地球 8 倍的超地球行星,环绕一颗类似太阳的恒星运行。这颗行星与母星潮汐锁定,仅需约 0.7 天就完成一次公转,其运行轨道极为紧凑,远远近于水星绕太阳的 88 天轨道周期。科学家广泛认为,如许的轨道距离足以让行星外面被高温“烤熔”,在日照侧形成大年夜面积熔岩洋。
研究团队应用 JWST 不雅测了 55 Cancri e 的 5 次“次掩食”(secondary eclipse),即行星从恒星前方移至恒星背后、在不雅测视线中临时消掉的过程。经由过程分析行星前后亮度及光谱的变更,科研人员将数据与既有的系外行星形成与演变模型进行比对,这类模型预期熔岩行星的大年夜气中应含有较高比例的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂)。

论文指出:“岩石行星的次生大年夜气由其内部构成及随后产生的逸气过程决定,是以大年夜气成分与其内部的氧化还原状况直接相干。”55 Cancri e 大年夜气偏向富氢模型并出现明显的温度反转构造,意味着其内部氧逸度相对较低,更相符来自“还原态熔融岩浆洋”逸气形成大年夜气的情景。简单而言,在这颗行星的内部化学情况中,氢相对氧更为占优,从而塑造了其富氢大年夜气特点。

所谓“熔岩行星”,是指外面存在大年夜面积熔融岩浆的系外行星,这一类天体在以前十多年间慢慢进入研究热点。55 Cancri e 于 2004 年被确认,此后陆续发明的同类行星包含 K2-141 b、L 98-59 d、TOI-561 b、HD 63433 d 和 CoRoT-7 b 等,它们的公转周期分别约为 6.7 小时、7.5 天、10.5 小时、4.2 天和 20.4 小时。与 55 Cancri e 类似,这些熔岩行星均与其母星潮汐锁定、轨道距离极近,导致外面温度极端昂扬。个中,L 98-59 d 很可能像木星卫星伊娥(Io)一样,全部外面被熔岩洋覆盖,而 55 Cancri e 则重要在朝向恒星的一侧出现熔融态。
在太阳系内,伊娥的激烈火山活动重要源于木星强大年夜的引力拉伸和紧缩卫星,从而产生潮汐加热。比拟之下,今朝已知的熔岩系外行星,包含 55 Cancri e 在内,其火山和熔岩活动重要由恒星辐射带来的高温驱动,而非潮汐效应本身。因为这些行星被潮汐锁定,恒星一侧始终面向高强度辐射,成为持续熔融的“炽热半球”,而背向一侧则可能相对较冷,形成极端的日夜温差。
研究团队认为,对 55 Cancri e 这类熔岩行星的深刻不雅测,不仅有助于懂得极端情况下行星内部与大年夜气之间的化学耦合过程,也为将来摸索其他岩质系外行星是否拥有大年夜气、以及大年夜气若何演变供给重要参考。跟着 JWST 及后续更先辈天文不雅测设备持续投入应用,科学家有望在将来数年和数十年中,进一步揭示熔岩行星群体的多样性及其形成汗青。正如文章结尾所言,这恰是科学摸索的意义地点——持续不雅测、持续提问,并赓续从极端世界中寻找关于行星与生命的更多谜底。

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