火热的熔岩星球天气预报：超音速风和多雨

时间：2021-10-28 09:52:35 来源：

在大的照亮区域的中心，有一片熔融的岩石海洋，上面覆盖着一层岩石蒸气。超音速的风吹向寒冷而无空气的夜晚，凝结成岩石的雨雪，然后缓慢地流回岩浆海的最热区域。

随着时间的推移，“岩石”天气可能会改变系外行星K2-141b的表面和大气。

在我们太阳系边缘以外发现的最极端的行星中，有熔岩行星：炽热的炽热世界环绕其主恒星如此之近，以至于某些地区可能是熔融熔岩海洋。根据麦吉尔大学，约克大学和印度科学教育学院的科学家的说法，至少一颗这样的系外行星的大气和天气周期更加陌生，其特征是岩石的蒸发和沉淀，超音速风速超过5000公里/小时，以及100公里深的岩浆海洋。

在《皇家天文学会月刊》上发表的一项研究中，科学家们使用计算机模拟来预测K2-141b的状况，K2-141b是地球大小的系外行星，表面，海洋和大气均由相同的成分组成：岩石。根据他们的分析预测，极端天气会随时间永久改变K2-141b的表面和大气。

这项研究的主要作者Giang Nguyen说：“这项研究是第一个对K2-141b上的天气状况做出预测的方法，可以使用詹姆斯·韦伯（James Webb）太空望远镜等下一代望远镜在数百光年的距离内进行探测。”在麦吉尔大学教授尼古拉斯·科万（Nicolas Cowan）的指导下工作的约克大学。

三分之二的系外行星面临无尽的日光

在分析系外行星的照明模式时，研究小组发现，约有三分之二的K2-141b面临着永恒的日光-而不是我们习惯于在地球上照亮的半球。K2-141b属于岩石行星的一个子集，其轨道非常靠近恒星。这种邻近关系将系外行星重力保持在适当的位置，这意味着同一侧始终面向恒星。

夜晚的寒冷温度低于-200摄氏度。系外行星的白天温度约为3000摄氏度，温度很高，不仅可以融化岩石，还可以使岩石汽化，最终在某些区域形成稀薄的大气层。麦吉尔大学地球与行星科学系教授尼古拉斯·科万（Nicolas Cowan）表示：“我们的发现可能意味着大气层延伸到岩浆海洋的边缘之外，从而更容易用太空望远镜进行观测。”

就像地球的水循环一样，只有岩石

显着地，由极热产生的岩石蒸气气氛经历了沉淀。就像地球上的水循环一样，水会蒸发，上升到大气中，凝结并随着雨水回落，K2-141b上的钠，一氧化硅和二氧化硅也是如此。在地球上，雨水流回海洋，在海洋中又将蒸发，并且水循环不断重复。在K2-141b上，由蒸发的岩石形成的矿物蒸气被超音速风吹到寒冷的夜晚，而岩石又“下雨”回到岩浆海洋。产生的电流流回到系外行星的高温天，在那里岩石再次蒸发。

科学家们说，K2-141b上的循环仍然不如地球上的循环稳定。岩浆海洋到白昼的回流很慢，因此，他们预测矿物成分会随着时间而变化-最终会改变K2-141b的表面和大气。

“包括地球在内的所有岩石行星都是从熔化的世界开始的，但随后迅速冷却并凝固。熔岩行星使我们在行星演化的这一阶段难得一见。”地球与行星科学系的科恩教授说。

科学家们说，下一步将是测试这些预测是否正确。研究小组现在已经从Spitzer太空望远镜获得了数据，这应该使他们对系外行星的白天和夜晚温度有一个初步的了解。随着2021年詹姆斯·韦伯（James Webb）太空望远镜的发射，他们还将能够验证大气层的行为是否符合预期。

参考：T. Giang Nguyen，Nicolas Cowan，Agnibha Banerjee和John Moores撰写的“模拟熔岩行星K2-141b的大气：对低分辨率和高分辨率光谱的影响”，2020年11月3日，皇家天文学会月刊。DOI：
10.1093 / mnras / staa2487

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