在宇宙中,天文學家已經發現了許多詭異的系外行星。但是在看到這顆行星後,他們還是震驚了。

表面熔岩流動成了海洋、風速達到了音速的5倍、岩石蒸發成了氣體變成了獨特的大氣層……在這顆恐怖的地獄行星上,似乎什麼都有可能發生。

這顆行星名爲K2-141b,是科學家在2017年的時候通過凌日法發現的,距離我們大約200光年。最值得注意的,是K2-141b和宿主恆星之間的距離。研究表明,它的軌道半長軸只有日地距離的0.716%,也就是大約107萬公里。正是由於距離如此之近,它的公轉週期也短得驚人,只有大約6.7個小時。

雖然它的宿主恆星K2-141是一顆橙矮星,屬於比太陽更小、溫度更低的一種恆星,但是在這個距離下,它仍然被宿主恆星烤得十分炎熱。而且由於距離太近,K2-141b已經被潮汐鎖定,只有一面能夠朝向宿主恆星,這就使得這一面溫度尤其高,而且居高不下。

天文學家的研究表明,K2-141b大約有2/3的表面都永遠處於宿主恆星的照射之下,這甚至可以使得它表面的溫度可以高達1766℃,比鐵的熔點還要高,甚至有觀測結果暗示它表面可以超過2700攝氏度!在這樣的超高溫環境下,表面的岩石都可能融化掉,形成永遠流動的熔岩海洋,甚至還會有岩石蒸發成爲氣體,形成宇宙中最詭異的岩石大氣層。

加拿大麥吉爾大學的行星科學家Nicolas Cowan參與了對這顆行星的研究工作,他介紹說:“包括地球在內的所有岩石行星,一開始都是處於熔融的狀態下,但是很快就降溫並且固化了,而這顆熔岩行星向我們展示了難得一見的這個階段的行星。”在11月3日發表於《英國皇家天文學會月刊》雜誌上的論文中,他也是合著者之一。

爲了藉此瞭解45億年前的地球,以及擴展我們對極端行星的瞭解,天文學家把K2-141b當作重點觀測對象。爲此,他們利用NASA開普勒太空望遠鏡的K2任務和斯皮策太空望遠鏡曾經對它觀測後收集的數據進行了分析和研究。

通過徑向速度法的觀測,天文學家確定K2-141b的直徑大約是地球的1.5倍,質量達到了地球的5.08倍。 計算下來,它的密度和地球差不多,這意味着它可能和地球有類似的結構,但是鐵核要更巨大一點。因此研究人員建模的時候,把它的地殼簡化爲純二氧化硅岩石。

(圖片說明:K2-141b及其大氣層的假想圖)

接下來,他們思考了這顆行星表面可能的狀態。他們的分析考慮到了很多方面的因素,儘量做到周到細緻,比如剛纔提到它表面2/3面積常年處於光照之下,也是他們分析得出的結論之一。在這樣的情況下,永不落下的陽光持續炙烤着行星表面,將岩石融化。據推測,這些岩石融化所形成的海洋,深度甚至可以達到數千米!

隨後,研究人員根據假設中的三種岩石行星上常見的成分分別進行了模擬,試圖瞭解K2-141b的大氣狀況。結果證明,不論是哪種成分,都支持K2-141b擁有屬於自己的大氣層。雖然這個大氣層並不是非常厚,但是發生在這裏的事情足以令我們瞠目結舌。

其中最令人震驚的是,這樣的大氣層是非常恐怖的,風速甚至可以達到每秒1.75公里,足足是地球上音速的5倍以上!

研究人員繼續研究發現,在大氣層的邊緣,溫度會相對比較低,以至於達不到岩石的沸點。於是,氣態的岩石會冷卻下來,凝結成岩石的“水珠”,化作一場岩石雨落下來。這裏又分兩種情況——

如果它的大氣成分以二氧化硅和一氧化硅爲主,那麼它們的液體就會落回到行星表面的海洋中;

如果大氣的主要成分是鈉,那麼這顆行星將會表現得更加詭異,鈉的固體就會像是地球上的冰川一樣在熔岩海洋中漂浮,一點點向海洋中消融。

當然,設想了這麼多,又利用計算機對不同的情況進行了模擬,我們卻無法斷定這就是真實的情況。天文學家們還是希望藉此檢測計算機模擬的能力和目前的理論分析,在未來通過更多的研究與現在的推測進行對比,以驗證我們現在使用的方法是否可靠。

根據計劃,NASA將在明年的時候發射萬衆期待的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,它的強大觀測能力足以讓我們對K2-141b及其大氣層有更加深入的瞭解。而且,在這臺望遠鏡發射升空之前,天文學家們仍然有大量關於K2-141b的事情可以去做。

研究團隊稱:他們已經獲得了大量斯皮策太空望遠鏡的數據,這可以幫助他們確定這顆行星白晝一側和夜晚一側的溫度,這對於他們判斷自己的模擬結果與實際情況匹配程度有着重要的意義。K2-141b是一個“觀測大氣層的絕佳目標”,他們也不會停止研究,希望能從它身上了解更多極端行星的氣候,以及地球可能曾經出現過的環境。

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