獨特且極端:韋伯太空望遠鏡探測到可能充滿火山的外星世界
435 觀看·2024年11月21日
最近,研究人員發現了一個距離我們35光年遠、大小是地球1.5倍的世界,並提供了可能擁有豐富硫磺大氣層的初步證據。如果這一發現得到確認,它將成為已知最小的擁有大氣層的系外行星。大氣中可能存在的二氧化硫(SO₂)和硫化氫(H₂S)氣體,暗示其表面可能處於熔融或火山狀態。
在我們的太陽系中,行星主要分為兩類:包括地球和火星在內的小型岩石行星,以及像木星和土星這樣的氣體巨行星。然而,系外行星在大小上跨越了廣泛的範圍。雖然我們的太陽系缺乏介於地球和海王星之間大小的行星,但這類行星在銀河系中最為常見。
目前科學家們已經發現了超過5000顆系外行星
這些行星位於我們的太陽系之外
圍繞其他恆星運行
隨着不斷髮現新的世界
天文學家們也在逐步深入瞭解
已探測到的系外行星的特徵
它們的大小 構成
以及是否擁有大氣層
最近研究人員發現了一個距離我們35光年遠
大小是地球1.5倍的世界
並提供了可能擁有豐富硫磺大氣層的初步證據
如果這一發現得到確認
它將成爲已知最小的擁有大氣層的系外行星
大氣中可能存在的二氧化硫搜和硫化氫HS氣體
暗示其表面可能處於熔融或火山狀態
在我們的太陽系中
行星主要分爲兩類
包括地球和火星在內的小型岩石行星
以及像木星和土星這樣的氣體巨行星
然而系外行星在大小上跨越了廣泛的範圍
雖然我們的太陽系缺乏介於地球和海王星之間大小的行星
但這類行星在銀河系中最爲常見
接近海王星大小的行星被稱爲亞海王星
而接近地球大小的則稱爲超級地球
L98-59D是一顆超級地球
稍大且稍重於地球
這些行星的大氣層組成仍是未解之謎
科學家們剛剛開始利用2021年發射的詹姆斯微波太空望遠鏡JWS進行探索
L98-59D是在2019年通過NASA的TESS太空望遠鏡發現的
包括L98-59D在內
大多數系外行星都是通過零星法發現的
這種方法通過測量行星經過恆星前方時導致的恆星光微弱下降
從而推斷行星的大小
即使是JWST也無法將這些微小的行星與其宿主恆星分開
因爲它們距離恆星太近
然而有一種方法可以通過分析行星大氣層中的光線來觀察這些行星
當行星從其恆星前面經過時
一部分恆星光會穿過行星的大氣層
被那裏存在的氣體分子或原子改變
然後到達地球
每種氣體都以自己獨特的方式改變光線
通過分析從該星系接收到的光線
可以推斷出行星大氣層的組成
這種方法被稱爲傳輸光譜學
已經被證明可以用於確認系外行星大氣層中存在二氧化碳
國際科學家團隊利用JWST觀察了L98-59D
穿越其宿主恆星盤面時的零星現象
從這些觀測中
研究人員獲得了這個系外行星大氣層的傳輸光譜
提示可能存在充滿二氧化硫和硫化氫的大氣層
這一發現令人驚訝
因爲它與太陽系中岩石行星的大氣層截然不同
在太陽系中水蒸氣和二氧化碳更爲常見
例如地球的大氣層富含氮氣和氧氣
且含有微量的水蒸氣
相對的
金星的大氣層主要由二氧化碳組成
而火星也有一個由二氧化碳主導的稀薄大氣層
接着研究人員使用包含對行星大氣層
和來自L98-59D光線理解的計算機模型
推測該行星大氣層的可能組成
沒有二氧化碳等常見氣體
並且存在SOHO-HS表明這個大氣層
是由一種在太陽系中完全不同的過程所塑造的
這暗示了L98-59D上可能存在獨特且極端的條件
比如熔融或火山表面
需要更多的觀測來確認這些氣體的存在
以前JWST的觀測
曾在另一顆氣體巨行星上發現SOHO的跡象
但那顆行星並非像L98-59D這樣的潛在岩石世界
SOHO-HS的潛在存在引發了關於它們起源的疑問
一個可能的解釋是潮汐加熱驅動的火山活動
這種現象在木星的衛星一號上也有觀察到
宿主恆星對這顆行星的引力拉伸和擠壓
使其在軌道上運行
這種運動會加熱行星的核心
導致其內部融化並引發極端火山爆發
甚至可能形成沿江海洋
加上該行星與恆星的近距離
該行星上的一年相當於地球上的七天半
其表面溫度可能高達極端水平
如果未來的觀測支持這種大氣層的存在
那麼它不僅將成爲已知最小的
擁有探測到的大氣層的系外行星
而且對理解這類行星的性質也具有重要意義
探測小型岩石行星的大氣層非常困難
因爲這些行星相對於宿主恆星來說非常小
而且宿主恆星發出的強烈輻射
常常會剝離大氣層
這些觀測雖然令人興奮
但僅基於一次零星現象
這意味着儀器噪聲和其他因素
使科學家們無法做出統計上強有力的結論
未來的JWST觀測將是確認或反駁這些分析的關鍵
雖然L98-59D可能不是已知的生命視距候選者
但研究其硫磺大氣層和潛在的火山活動
爲科學家們提供了關於其他恆星周圍世界的重要見解
像這樣的極端世界
幫助我們理解銀河系中行星演化的多樣性

