NASA在极端“湿熔岩球”系外行星上发现可能存在的大气层

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多年来，行星科学界的传统观念一直极其简单：如果一颗岩石行星过于靠近其恒星运行，它就会被烤焦。理论上，强烈的恒星辐射和太阳风会剥离任何大气层，留下一片贫瘠、焦灼的残骸。这是一个非常合理的宇宙经验法则，尤其对于被称为熔岩世界的超高温、超近距离系外行星类别而言。这些地方的温度高到足以融化岩石，形成全球性的岩浆海洋。认为这种地狱般的环境能保留一层气体包层的想法，就像雪球能在熔炉中幸存一样不可思议。然而，在一个惊人的转折中——这凸显了我们对宇宙的了解还远远不够——NASA研究人员利用詹姆斯·韦伯太空望远镜收集了强有力的证据，表明这样一个极端世界，即系外行星55 Cancri e，可能终究还是维系着一层稀薄的大气。这不仅仅是一个小小的脚注；这是一个范式转变的发现，迫使我们彻底重新思考在极端压力下的行星演化和生存的物理机制。 55 Cancri e是一颗超级地球，大小约为地球的两倍，质量接近地球的九倍，它围绕其类太阳恒星55 Cancri A运行，公转周期仅为灼热的18小时。它距离恒星如此之近，以至于其表面很可能是一个全球性的岩浆海洋，并因其富含碳成分的理论而获得了“湿熔岩球”或“钻石行星”的绰号。自发现以来的十多年里，天文学家一直假设它曾经拥有的任何原始大气层早已被汽化并吹散到星际空间。然而，新数据讲述了一个不同的故事。通过分析该行星在其恒星背后凌星时（一种称为次食光谱学的技术）来自其昼面的红外光，韦伯望远镜探测到了一个微妙但显著的温度下降。如果这颗行星是裸露的岩石，其永久面向恒星的昼面将会是灼热无比的。测量到的温度虽然仍高达华氏2800度（约摄氏1538度），但实际上比无大气天体预期的温度低了几百度。这种差异是关键线索。它表明存在一个能够将热量从灼热的昼面重新分配到永久夜面的大气层，这个过程需要一种气体介质作为热能的传送带。发表在《自然》杂志上的一篇论文详细阐述了主要的假说：这不是由氢或氦等轻质气体组成的大气层（这些气体会迅速流失），而是一个次生大气层。这层次生气罩可能由行星巨大岩浆海洋的火山排气作用不断补充。可以将其想象成一个行星高压锅，一氧化碳或二氧化碳等气体不断从熔融的内部冒出，与恒星持续试图将其吹散的力量进行着不懈的斗争。这是一种创造与毁灭之间的动态平衡，一种脆弱的平衡，可能在我们曾认定为裸露岩石的其他熔岩世界上普遍存在。这一发现的含义是深远的。首先，它表明大气层可能比我们模型预测的更具韧性，或者至少可再生性更强。这为寻找宜居条件开辟了新前沿，尽管并非我们所熟知的那种。虽然55 Cancri e本身明确不宜居，但火山大气补充机制可能在其他更温和的岩石行星上发挥作用，潜在地稳定气候并提供化学反应的原材料。其次，它为我们研究极端地质和大气化学提供了一个激动人心的新实验室。这个大气层由什么构成？它有多厚？它是否有硅酸盐蒸汽云并下着熔岩雨？未来的韦伯观测将致力于剖析其化学特征，这可能彻底改变我们对高温环境下行星形成和分异的理解。随着我们利用韦伯等工具推进系外行星科学的边界，我们不断被提醒，宇宙乐于颠覆我们的预期。在一个曾被视为大气荒原的世界上发现潜在的大气层，是一个令人谦卑又兴奋的提醒：在宇宙这个宏伟的剧场中，最后一幕永远不会完全按照我们编写的剧本上演。它挑战了我们基础性的假设，并推动我们以更细致入微、且无疑更奇妙的方式，去理解行星在银河系最恶劣的角落中生存、死亡和存续的无数种可能。.

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