研究为奇怪的熔岩世界提供了新的线索

迄今为止，在已发现的所有岩石系外行星中，近 50% 被发现能够在其表面维持岩浆，这可能是因为这些行星距离其主恒星非常近，它们绕其运行一周的时间不到 10 天。距离如此之近会导致地球受到恶劣天气的轰炸，并使表面温度达到极限，使其几乎完全不适合我们今天所知的生命生存。

现在，在一项新的研究中，科学家们表明，这些席卷而来的熔海对观测到的热岩石超级地球的特性有很大影响，例如它们的大小和演化路径。

他们的研究最近发表在《天体物理学杂志》上，发现由于熔岩具有极强的可压缩性，岩浆海洋可能会导致富含熔岩但没有大气层的行星的密度比类似大小的固体行星稍大，并影响其地幔的结构，围绕行星核心的厚内层。

该研究的主要作者、俄亥俄州立大学天文学研究生基尔斯滕·博利 (Kiersten Boley) 表示，即便如此，由于这些天体的研究众所周知不足，因此描述熔岩行星的基本运作特征可能是一项艰巨的任务。

博利说：“熔岩世界是非常奇怪、非常有趣的东西，由于我们探测系外行星的方式，我们更倾向于找到它们。”他的研究围绕着了解哪些基本成分使系外行星独一无二以及如何调整这些元素，或者就熔岩世界而言，它们的温度可以完全改变它们。

这些神秘燃烧世界中最著名的一个是 55 Cancri e，这是一颗距离我们约 41 光年的系外行星，科学家称其拥有闪闪发光的天空和翻腾的熔岩海。

虽然我们太阳系中的一些天体，例如木星的卫星木卫一，火山活动极其活跃，但在我们的宇宙范围内，并没有真正的熔岩行星可供科学家们近距离研究。然而，博利说，研究岩浆海洋的成分如何影响其他行星的演化，例如它们保持熔融状态的时间以及它们最终冷却的原因，可以为了解地球自身的炽热历史提供线索。

博利说：“当行星最初形成时，特别是岩石类地行星，它们在冷却时会经历岩浆海洋阶段。” “因此熔岩世界可以让我们深入了解几乎所有类地行星的演化过程中可能发生的事情。”

研究人员利用系外行星内部建模软件 Exoplex 和之前研究中收集的数据构建了一个包含多种岩浆成分信息的模块，模拟了一颗表面温度在 2600 至 3860 华氏度之间的类地行星的几种演化情景，行星的固体地幔转变成液体的熔点。

从他们创建的模型中，研究小组能够辨别出岩浆海洋行星的地幔可以呈现三种形式之一：第一种形式是整个地幔完全熔化，第二种形式是岩浆海洋位于地表，第三种形式是岩浆海洋。第三种三明治式模型，由表面的岩浆海洋、中间的固体岩石层和最靠近行星核心的另一层熔融岩浆组成。

结果表明，第二种和第三种形式比完全熔化的行星更常见。根据岩浆海洋的成分，一些无大气层的系外行星比其他行星更擅长捕获挥发性元素，例如数十亿年来形成早期大气所必需的氧和碳等化合物。

例如，研究指出，一颗质量是地球 4 倍的基底岩浆类行星可以捕获比当今地球海洋多 130 倍的水质量，以及目前行星表面存在的碳量的约 1,000 倍和地壳。

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资源 Ohio State University. "Study sheds new light on strange lava worlds." ScienceDaily. ScienceDaily, 27 September 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/09/230927002506.htm>.