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首次探测到系外行星周围的次级大气  

詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的一项测量研究表明,系外行星 55 Cancri e 拥有由岩浆海洋释放的次级大气。大气可能富含二氧化碳和一氧化碳,而不是气化的岩石。这是首次在岩石系外行星周围探测到次级大气,在系外行星科学中具有重要意义,因为岩石行星获得和维持富含气体的大气是宜居性的关键。  

系外行星(即太阳系外的行星)是寻找地外生命迹象的重点。探测和表征 系外行星 恒星系统中的行星对于研究具有适宜生命生存环境和条件的类地行星具有重要意义。  

第一颗系外行星是在 1990 世纪 5000 年代发现的。自那时以来,过去几十年里已经发现了 XNUMX 多颗系外行星。它们几乎都位于我们的银河系。 系外行星 2021 年,首次在外部星系中发现这种物质。     

拥有岩石地形和次级大气的系外行星对天文学家来说特别有趣,因为这样的 系外行星 很可能拥有类似地球的条件。次级大气是由困在温暖地幔中的物质向行星表面释放气体形成的。对于类地行星,由于行星表面温度较低和逃逸速度较低,行星形成初期吸积的氢和氦等轻气体形成的初级大气会消失。  

系外行星 55 巨蟹座 e 

系外行星 55 巨蟹座 e 是一颗炽热的岩石系外行星,位于巨蟹座,距离地球 41 光年。它主要由岩石组成,平衡温度约为 2,000 K,绕类似太阳的恒星 55 巨蟹座运行,被归类为超级地球(因为它的直径是地球的两倍,密度略大)。它的成分可能与太阳系中的岩石行星相似。   

此前对这颗系外行星的研究表明,该行星存在富含挥发物的大气层。研究结果显示,H 的存在并不可信2/氦气占主导地位,但不能排除气体外壳由气化岩石构成的可能性,因为该行星的温度足以让熔融岩石蒸发。目前尚不清楚这颗系外行星的大气层是否是由困在温暖地幔中的物质向行星表面释放气体而形成的。  

次生大气是在原始较轻的气体(主要是 H2 大气中的氧气(氦和氦)会随着行星冷却而流失。大气是由火山或构造活动导致行星内部气体向表面释放而形成的。例如,金星、地球和火星的大气都是次生大气。系外行星中次生大气的存在表明早期行星正在进一步演化,可能具有宜居性。  

JWST 对系外行星 55 Cancri e 的调查 

詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 上的仪器对系外行星 55 Cancri e 的热发射光谱测量排除了大气由气化岩石构成的可能性。新发现表明,大气是由岩浆海洋释放的,可能富含二氧化碳2 和 CO。  

这是系外行星科学的重大进展。这是首次发现系外行星拥有由其内部逸出的气体物质形成的周围大气(次级大气)。  

我们太阳系中的地球、金星和火星过去曾被岩浆海洋覆盖,大气层、表面和内部相互作用。因此,这一新进展可以帮助我们更好地了解地球、金星和火星的早期状况,以及岩石行星如何获得并维持富含气体的大气层,这是行星适宜居住的关键要求。  

*** 

参考文献:  

  1. JPL。系外行星——NASA 的韦伯望远镜暗示岩石系外行星周围可能存在大气层。发布于 8 年 2024 月 XNUMX 日。可访问 https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-webb-hints-at-possible-atmosphere-surrounding-rocky-exoplanet  
  1. 胡,R., 2024. 岩石系外行星 55 Cancri e 上的次级大气。《自然》630,609–612。出版日期:08 年 2024 月 XNUMX 日。DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07432-x  
  1. 俄勒冈大学。页面 – 初级大气和次级大气。可访问 https://pages.uoregon.edu/jschombe/ast121/lectures/lec14.html 

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乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
科学记者| 《科学欧洲》杂志创始人编辑

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