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超音速风熔岩行星降雨预报

2020-11-04 15:09   来源: 互联网

在我们太阳系边缘以外发现的最极端的行星是熔岩行星:这个炽热的星球离它的主星非常近,有些地区可能是熔岩海洋。据麦吉尔大学、约克大学和印度科教院的科学家称,这些系外行星中至少有一个具有更为奇特的大气和天气循环,其特征是岩石蒸发和沉淀,超音速风速超过5000公里/小时,岩浆洋底深100公里。


在《皇家天文学会月刊》上发表的一项研究中,科学家利用计算机模拟预测了k2-141b的状况,这是一颗地球大小的系外行星,其表面、海洋和大气都由相同的成分组成:岩石。根据他们的分析,随着时间的推移,极端天气将永久改变k2-141b的地表和大气。


首席研究员蒋阮博士说:“这项研究是第一次预测k2-141b上的天气状况的方法,下一代望远镜,如几百光年前的詹姆斯·韦伯太空望远镜,可以探测到这种情况。”。约克大学的学生在麦吉尔大学的尼古拉斯·考恩教授的指导下进行了这项研究。


三分之二的系外行星面临着无尽的阳光


在分析系外行星的光照模式时,研究小组发现大约三分之二的k2-141b面对的是永恒的阳光,而不是我们在地球上惯常照明的半球。K2-141b是轨道非常接近恒星的岩石行星的一个子集。这种接近性使系外行星的引力保持在适当的位置,这意味着同一侧始终面向恒星。


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夜间寒冷的温度低于-200℃。系外行星白天的温度约为3000摄氏度,这是非常高的。它不仅能融化岩石,还能使岩石蒸发,最终在某些地区形成稀薄的大气。”我们的发现可能意味着大气延伸到岩浆海洋的边缘之外,这使得用太空望远镜更容易观察,”麦吉尔大学地球和行星科学教授尼古拉斯·考恩说,就像地球的水循环一样,只有极热产生的岩石蒸汽大气经历过降水。就像地球上的水循环一样,水蒸发,上升到大气中,凝结并随着雨水回落,k2-141b上的钠、硅和二氧化硅也是如此。在地球上,雨水流回海洋,在那里蒸发,水循环重复。在k2-141b,岩石蒸发形成的矿物蒸汽被超音速风吹到寒冷的夜晚,岩石“雨”回到岩浆海洋。由此产生的电流流回系外行星的炎热时期,在那里岩石再次蒸发。


科学家说k2-141b上的周期仍然不如地球上的稳定。岩浆海洋慢慢流入白天,因此他们预测矿物成分会随着时间的推移而改变,最终改变k2-141b的表面和大气层。


地球和行星科学系的科恩教授说:“所有岩石行星,包括地球,都从一个融化的世界开始,然后迅速冷却和凝固。在行星演化的这一阶段,熔岩行星是罕见的,科学家们说,下一步将测试这些预测。研究小组现在掌握了斯皮策太空望远镜的数据,这将使他们初步了解系外行星白天和夜间的温度。随着詹姆斯·韦伯太空望远镜于2021年发射升空,他们也将能够验证大气层的行为是否如预期的那样。

责任编辑:无量渡口
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