Meet the hell planet with a magma ocean 和 rocky 雨

系外行星K2-141b是炽热的世界,其旋转距离如此之近,以至于该行星的一侧充满了熔岩的深海。同时,另一边是冰冷的。

接近其恒星的带红色条纹的行星,以及其他恒星在背景中。

艺术家’K2-141b的概念,这是一个热的熔岩世界,具有岩浆海洋,岩石蒸气大气和超音速风。图片来自Julie Roussy /麦吉尔平面设计/ Getty Images / 麦吉尔大学.

在2020年11月3日宣布的一项新研究中,一个国际研究团队描述了一个与我们的太阳系不同的行星。地球大小 系外行星 – named K2-141b –一侧是热熔岩世界,而另一侧则极冷。它拥有岩浆海洋,岩石蒸气大气和超音速风。 K2-141b是约202颗恒星系统中的两个行星之一 光年 从我们的太阳系向 水瓶座水瓶座,在11月的晚上从世界各地看到的一个星座。

当然,靠近恒星运行的行星比离较远行星的行星要热得多,例如,太阳系中的水星和金星。但是在某些太阳系中,有些行星的恒星运行的轨道甚至比离我们太阳最近的水星更近。这些极端世界中的一些被称为 熔岩行星,科学家认为表面至少有一部分被熔融的岩浆海洋覆盖。

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11月3日,麦吉尔大学,约克大学和印度科学教育学院的科学家 宣布 正在研究的一颗这样的星球– called K2-141b –更具有异国情调它’这个世界的一侧灼热,另一侧冻结,岩浆海洋深约62英里(100公里),“rain”由岩石蒸发而成,然后以类似于地球上水循环的规则周期沉淀,并且超音速风速超过每小时3,100英里(5,000 km / hr)。野生!这些发现是基于NASA的数据’s 开普勒太空望远镜斯必泽太空望远镜.

约克大学’s 周江阮 是这项研究的主要作者, 已发表 十一月 3, 2020, 在 the 同行评审 日志 皇家天文学会月刊。阮某在 声明:

这项研究是第一个对K2-141b上的天气状况做出预测的研究,可以使用诸如James Webb太空望远镜这样的下一代望远镜在数百光年的距离内检测到。

与小山的带红色熔融岩表面和在黄色桃红色天空的大太阳。

K2-141b’人们认为其表面大部分被岩浆海洋覆盖(艺术家’的概念)。图片来自MediaInaf TV / 科学时报.

K2-141b于2018年发现,仅是地球半径的1 1/2倍,但它是一个非常陌生的世界。其表面,大气和海洋 所有 特别是由岩石组成 , 一氧化硅二氧化硅.

在其他方面也不同。这个星球是 潮汐锁定 对它的恒星来说,意味着同一侧始终面向恒星,就像月亮的一侧始终面向地球一样。大约2/3的K2-141b处于永久日光下,这是我们自己从未经历过的。研究人员通过分析望远镜数据中行星的照明模式来确定这一点。

那么这如何影响地球’气候?以此方式进行潮汐锁定意味着K2-141b的白天和黑夜之间存在巨大的温差。在背向恒星的那一侧,天气寒冷,估计低于-330华氏度(-200摄氏度)。但在面向恒星的一侧,温度估计高达5700华氏度(3,000摄氏度)。在我们自己的太阳系中,我们想到了金星’灼热的表面温度足以融化岩石。但是在K2-141b上,温度很高,岩石可以 蒸发。气化的岩石有助于在行星上形成稀薄的大气层。如 尼古拉斯·科万(Nicolas Cowan) 在麦吉尔大学 注意到的:

我们的发现可能意味着大气层延伸到了岩浆海洋的边缘之外,这使得使用太空望远镜更容易发现。

与许多发光的带红色漩涡的岩石行星它的表面和星在背景中。

55 Cancri e正如这位画家所见,地球直径几乎是地球直径的两倍,是另一个可能的熔岩世界’s concept. Image via 美国宇航局/ JPL-Caltech。

在行星的日面产生的岩蒸气也起沉淀作用。这个周期基本上与地球上发生的类似,但不涉及水。矿物蒸气的行为就像尘埃沉淀。超音速的风将它带到行星的夜晚“rains”深入到表面。岩浆海洋中的水流与沉淀的矿物质一起流回地球的炎热的一天,岩石中的矿物质再次蒸发。

It’是一个规则的周期,但不如地球上的稳定。由于岩浆海洋流回热侧的速度很慢,科学家说矿物成分会随着时间的推移而逐渐变化,从而影响K2-141b的表面和大气。科万 说过:

包括地球在内的所有岩石行星都是从熔化的世界开始的,然后迅速冷却并凝固。熔岩行星让我们在行星演化的这一阶段难得一见。

研究人员现在希望进一步测试他们对K2-141b的计算。他们现在将使用Spitzer太空望远镜的数据来确定行星白天和夜晚的更具体的温度。后来,他们计划使用即将推出的James Webb太空望远镜(西南科技大学)(将于2021年发射)用于分析大气。

像K2-141b这样的熔岩世界在我们的太阳系中是未知的。甚至水星也不是’距离太阳足够近,在其表面上有岩浆海洋。在地球和木星上’s moon o (也许是金星),火山喷出的熔岩可以使人对它有什么想法’s like, but it’仍然与拥有大部分或大部分行星不同’整个表面实际上都融化成岩浆海洋。

羊毛衫的微笑的年轻人在浅色的背景。

约克大学的Tue Giang Nguyen是这项新研究的主要作者。图片通过 约克大学.

实际上,太阳系中的地球和其他岩石行星在数十亿年前开始形成时实际上曾经是熔岩世界,但它们仍然非常炎热,融化且无法居住。但是后来它们逐渐降温,变成了今天我们看到的坚固的岩石世界。对于地球而言,岩心内部仍然有残留热量,但表面冷却到足以形成较厚的大气层和水。像水星这样的较小行星也冷却了,但内部热量很少或没有残留,并且大气层非常稀薄或不存在。因此,像K2-141b这样的熔融世界可以提供有价值的线索,说明年轻,新生的岩石行星在冷却到足以成为岩石世界之前是如何形成和演化的。

底线:熔岩K2-141b是一个极端的世界,拥有岩浆海洋,岩石蒸气大气和超音速风。

资料来源:对K2-141b熔岩行星的大气建模:对低分辨率和高分辨率光谱的影响

通过麦吉尔大学

保罗·斯科特·安德森