在探索宇宙奥秘的征程中,科学家们借助先进的观测设备不断取得新的突破。近期,美国国家航空航天局(NASA)联合欧洲空间局、加拿大空间局研制的詹姆斯韦布空间望远镜(JWST),为我们揭开了系外行星55Cancrie(55Cnce)的神秘面纱。
55Cnce是一颗超级地球,其半径约为地球的1.88倍,质量约为地球的8倍,距离地球约41光年。它被潮汐锁定在一颗类太阳恒星周围,公转周期仅约0.7天,相比之下,水星绕太阳公转需要88天。如此极近的轨道,使得这颗行星承受着极端的高温,科学家推测其表面可能已被熔化。
科学家利用詹姆斯韦布空间望远镜观测了55Cnce的五次凌日现象,并将观测结果与现有的系外行星形成和演化模型进行对比。传统模型认为,熔岩行星的大气中应含有高浓度的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂)。然而,此次观测结果却带来了新的发现。科学家得出结论,55Cnce的大气层可能由大量一氧化碳、少量二氧化碳以及丰富的氢气组成。在五次日食期间出现的差异,或许表明存在气体释放现象,或是气体释放产生的云层。这些云层可能会在新的气体释放将其清除之前,短暂地冷却行星表面。
岩石行星的次生大气成分与其内部成分及后续的气体释放密切相关,而大气成分又直接反映了行星内部的氧化还原状态。在55Cnce上,氢与氧相比占据明显优势,这表明其行星内部的氧逸度相对较低,与还原态岩浆海洋释放气体的情况相符。
近年来,熔岩系外行星逐渐成为天文学研究的热点,55Cnce便是其中较早被发现的一颗。除了它之外,还有K2141b、L9859d、TOI561b、HD63433d和CoRoT7b等多颗熔岩系外行星被发现。这些行星的轨道周期分别约为6.7小时、7.5天、10.5小时、4.2天和20.4小时。和55Cnce一样,它们都被宿主恒星潮汐锁定,承受着极端温度。其中,55Cnce的熔岩位于面向恒星的一侧,而L9859d则整个表面都覆盖着岩浆海洋,这与木星的卫星木卫一类似。
不同类型的热量驱动着不同类型的火山活动。木星的卫星木卫一,其火山活动源于潮汐加热,木星巨大的引力不断拉伸和挤压这颗小卫星,从而产生热量。而上述的熔岩系外行星,包括55Cnce,则是由于在极其靠近宿主恒星的轨道上运行,承受着恒星释放的极端高温,进而形成了独特的火山活动模式。虽然木卫一表面遍布火山活动,但一些熔岩系外行星由于被潮汐锁定,其熔岩表面主要集中在朝向恒星的一侧。