在我們太陽(yáng)系邊緣以外發(fā)現(xiàn)的最極端的行星中，有熔巖行星：熾熱的熾熱世界環(huán)繞其主恒星如此之近，以至于某些地區(qū)可能是熔融熔巖海洋。根據(jù)麥吉爾大學(xué)，約克大學(xué)和印度科學(xué)教育學(xué)院的科學(xué)家的說(shuō)法，至少一顆這樣的系外行星的大氣和天氣周期更加奇怪，其特征是巖石的蒸發(fā)和沉淀，超音速風(fēng)速超過(guò)5000公里/小時(shí)，以及100公里深的巖漿海洋。

在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家們使用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)預(yù)測(cè)K2-141b的狀況，K2-141b是地球大小的系外行星，表面，海洋和大氣均由相同的成分組成：巖石。根據(jù)他們的分析預(yù)測(cè)，極端天氣會(huì)隨時(shí)間永久改變K2-141b的表面和大氣。

主要研究人員Giang Nguyen博士說(shuō)：“這項(xiàng)研究是第一個(gè)對(duì)K2-141b上的天氣狀況做出預(yù)測(cè)的方法，這種預(yù)測(cè)可以通過(guò)數(shù)百個(gè)光年的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡等下一代望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行探測(cè)。” 。約克大學(xué)的學(xué)生，在麥吉爾大學(xué)教授尼古拉斯·科萬(wàn)(Nicolas Cowan)的指導(dǎo)下進(jìn)行了這項(xiàng)研究。

三分之二的系外行星面臨無(wú)盡的日光

在分析系外行星的照明模式時(shí)，研究小組發(fā)現(xiàn)，約有三分之二的K2-141b面臨著永恒的日光，而不是我們習(xí)慣于在地球上照亮的半球。K2-141b屬于巖石行星的一個(gè)子集，其軌道非常靠近恒星。這種鄰近關(guān)系將系外行星的重力保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，這意味著同一側(cè)始終面向恒星。

夜晚的寒冷溫度低于-200攝氏度。系外行星的白天溫度約為3000攝氏度，溫度很高，不僅可以融化巖石，還可以使巖石蒸發(fā)，最終在某些區(qū)域形成稀薄的大氣層。麥吉爾大學(xué)地球與行星科學(xué)系教授尼古拉斯·科萬(wàn)(Nicolas Cowan)表示：“我們的發(fā)現(xiàn)可能意味著大氣層延伸至巖漿海洋的邊緣以外，從而更容易用太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)。”

就像地球的水循環(huán)一樣，只有巖石

顯著地，由極熱產(chǎn)生的巖石蒸氣氣氛經(jīng)歷了沉淀。就像地球上的水循環(huán)一樣，水會(huì)蒸發(fā)，上升到大氣中，凝結(jié)并隨著雨水而回落，K2-141b上的鈉，一氧化硅和二氧化硅也是如此。在地球上，雨水流回海洋，在海洋中又將蒸發(fā)，并且水循環(huán)不斷重復(fù)。在K2-141b上，由蒸發(fā)的巖石形成的礦物蒸氣被超音速風(fēng)吹到寒冷的夜晚，而巖石又“下雨”回到巖漿海洋。產(chǎn)生的電流流回系外行星的高溫天，在那里巖石再次蒸發(fā)。

科學(xué)家們說(shuō)，K2-141b上的循環(huán)仍然不如地球上的循環(huán)穩(wěn)定。巖漿海洋到白晝的回流很慢，因此，他們預(yù)測(cè)礦物成分會(huì)隨著時(shí)間而變化，最終會(huì)改變K2-141b的表面和大氣。

地球與行星科學(xué)系的科恩教授說(shuō)：“包括地球在內(nèi)的所有巖石行星都是從熔化的世界開(kāi)始的，然后迅速冷卻并凝固。在行星演化的這個(gè)階段，熔巖行星讓我們難得一見(jiàn)。”

科學(xué)家們說(shuō)，下一步將是測(cè)試這些預(yù)測(cè)是否正確。該小組現(xiàn)在從斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡獲得了數(shù)據(jù)，這應(yīng)該使他們對(duì)系外行星的白天和夜晚溫度有一個(gè)初步的了解。隨著詹姆斯·韋伯(James Webb)太空望遠(yuǎn)鏡于2021年發(fā)射升空，他們還將能夠驗(yàn)證大氣層的行為是否符合預(yù)期。