超音速風(fēng)熔巖行星降雨預(yù)報
在我們太陽系邊緣以外發(fā)現(xiàn)的最極端的行星是熔巖行星：這個熾熱的星球離它的主星非常近，有些地區(qū)可能是熔巖海洋。據(jù)麥吉爾大學(xué)、約克大學(xué)和印度科教院的科學(xué)家稱，這些系外行星中至少有一個具有更為奇特的大氣和天氣循環(huán)，其特征是巖石蒸發(fā)和沉淀，超音速風(fēng)速超過5000公里/小時，巖漿洋底深100公里。
在《皇家天文學(xué)會月刊》上發(fā)表的一項研究中，科學(xué)家利用計算機模擬預(yù)測了k2-141b的狀況，這是一顆地球大小的系外行星，其表面、海洋和大氣都由相同的成分組成：巖石。根據(jù)他們的分析，隨著時間的推移，極端天氣將永久改變k2-141b的地表和大氣。
首席研究員蔣阮博士說：“這項研究是第一次預(yù)測k2-141b上的天氣狀況的方法，下一代望遠鏡，如幾百光年前的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，可以探測到這種情況。”。約克大學(xué)的學(xué)生在麥吉爾大學(xué)的尼古拉斯·考恩教授的指導(dǎo)下進行了這項研究。
三分之二的系外行星面臨著無盡的陽光
在分析系外行星的光照模式時，研究小組發(fā)現(xiàn)大約三分之二的k2-141b面對的是永恒的陽光，而不是我們在地球上慣常照明的半球。K2-141b是軌道非常接近恒星的巖石行星的一個子集。這種接近性使系外行星的引力保持在適當?shù)奈恢?，這意味著同一側(cè)始終面向恒星。
夜間寒冷的溫度低于-200℃。系外行星白天的溫度約為3000攝氏度，這是非常高的。它不僅能融化巖石，還能使巖石蒸發(fā)，最終在某些地區(qū)形成稀薄的大氣。”我們的發(fā)現(xiàn)可能意味著大氣延伸到巖漿海洋的邊緣之外，這使得用太空望遠鏡更容易觀察，”麥吉爾大學(xué)地球和行星科學(xué)教授尼古拉斯·考恩說，就像地球的水循環(huán)一樣，只有極熱產(chǎn)生的巖石蒸汽大氣經(jīng)歷過降水。就像地球上的水循環(huán)一樣，水蒸發(fā)，上升到大氣中，凝結(jié)并隨著雨水回落，k2-141b上的鈉、硅和二氧化硅也是如此。在地球上，雨水流回海洋，在那里蒸發(fā)，水循環(huán)重復(fù)。在k2-141b，巖石蒸發(fā)形成的礦物蒸汽被超音速風(fēng)吹到寒冷的夜晚，巖石“雨”回到巖漿海洋。由此產(chǎn)生的電流流回系外行星的炎熱時期，在那里巖石再次蒸發(fā)。
科學(xué)家說k2-141b上的周期仍然不如地球上的穩(wěn)定。巖漿海洋慢慢流入白天，因此他們預(yù)測礦物成分會隨著時間的推移而改變，最終改變k2-141b的表面和大氣層。
地球和行星科學(xué)系的科恩教授說：“所有巖石行星，包括地球，都從一個融化的世界開始，然后迅速冷卻和凝固。在行星演化的這一階段，熔巖行星是罕見的，科學(xué)家們說，下一步將測試這些預(yù)測。研究小組現(xiàn)在掌握了斯皮策太空望遠鏡的數(shù)據(jù)，這將使他們初步了解系外行星白天和夜間的溫度。隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡于2021年發(fā)射升空，他們也將能夠驗證大氣層的行為是否如預(yù)期的那樣。
