GJ 1132 b 的艺术想象图。 (NASA、ESA 和 R. Hurt/IPAC/加州理工学院)
发现五年后,银河系最令人兴奋的系外行星之一变得更加有趣。 GJ 1132 b,曾经欢呼作为太阳系外最重要的行星之一,它似乎已经失去了大气层,并且已经形成了新的大气层。
这可能是我们第一次发现一颗因火山活动而显着改变其大气层的系外行星。
这不仅使科学家能够通过研究系外行星的大气层来研究其岩浆成分,而且还提出了更多此类系外行星可能拥有我们能够探测的大气层的可能性。描述结果的论文已被接受天文杂志,预印本可在arXiv。
“这非常令人兴奋,因为我们相信我们现在看到的大气层已经再生,所以它可能是二次大气层,”天文学家 Raissa Estrela 说美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室(JPL)。
“我们首先认为这些受到高度辐射的行星可能非常无聊,因为我们相信它们失去了大气层。但我们用哈勃望远镜观察了这颗行星的现有观测结果,然后说,‘哦,不,那里有大气层。’”
GJ 1132 b给科学家们提出了一个难题。它是2015年宣布发现太张扬了。这是一个岩石世界,质量是地球的 1.66 倍,大小是地球的 1.16 倍,距离地球只有 41 光年。天文学家认为研究它可以帮助我们更好地了解太阳系中的岩石行星(如地球、, 和)。
不过,还是有一些重要的区别。 GJ 1132 b 围绕其主星 GJ 1132 运行 1.6 天的轨道。虽然 GJ 1132 是一颗小型红矮星,比太阳冷得多且暗得多,但它的温度仍然很高 -约 530 开尔文(257°C,494°F)。它还将用地球从太阳接收到的入射恒星辐射的 19 倍来攻击 GJ 1132 b。
此外,GJ 1132 b 被认为是一颗与地球、火星和金星截然不同的系外行星。天文学家认为,这颗系外行星最初是一颗迷你海王星——比海王星小,但比地球大——在系外行星 50 亿年的生命周期中,其原始氢大气层被恒星辐射蒸发殆尽后,剩下的就是岩石核心,并在 50 亿年的寿命中泄漏出去。仅仅几亿年。
天文学家随后使用智利的 MPG/ESO 望远镜观察了这颗系外行星从我们与其恒星之间经过时的情况。这些凌日导致星光微弱,但是,如果系外行星有大气层,某些波长的光可以被大气中的原子吸收或发射,从而揭示各种元素的存在。
根据 MPG/ESO 数据,GJ 1132 b确实有气氛- 而且它似乎富含氢,这与迷你海王星的情况一致。
现在,用哈勃太空望远镜仔细观察这颗系外行星已经颠覆了这个观念。
哈勃数据显示,GJ 1132 b 所拥有的并不是简单的氢气氛。相反,它是氢气、氰化氢、甲烷和氨的复杂混合物,具有类似于地球烟雾的浓重碳氢化合物烟雾。
根据该团队的数据,地表的大气压力与地球的大气压力相似。由于这种大气仍在泄漏到太空中,这看起来相当令人惊讶。
为了弄清楚到底发生了什么,团队转向计算机建模。看来最可能的解释是,GJ 1132 b的原始氢大气在它还很年轻时就被覆盖在这颗系外行星上的熔融岩浆海洋中吸收了。
尽管这颗系外行星的表面现在已经冷却,但内部仍然温暖且活跃,因为与恒星的引力相互作用使其保持炎热和糊状。火山活动正在释放氢和其他元素,形成新的大气层。当大气泄漏时,GJ 1132 b 地幔中仍然储存着氢气来补充大气。
这一发现可以解释为什么存在如此多的迷你海王星。这也可能意味着,以迷你海王星开始生命是创造像地球、金星和火星这样的世界的一种途径——岩石、火山活跃(至少在某一时刻)并且拥有大气层。
“有多少类地行星不是从类地行星开始的?有些可能是从海王星以下的行星开始的,它们通过光蒸发原始大气的机制变成类地行星。这个过程在行星生命的早期发生,当恒星更热时, ”天文学家马克·斯温说JPL 的研究人员,该研究的主要作者。
“然后恒星冷却下来,行星就坐在那里。所以你有了这样的机制,你可以在最初的一亿年里煮掉大气层,然后事情就会稳定下来。如果你能再生大气层,也许你可以保留。”
它本身也非常有趣。即使我们获得的观测有限,GJ 1132 b 的大气成分也揭示了 41 光年外的系外行星内部的地质过程。这很疯狂,但也表明,当詹姆斯·韦伯太空望远镜等下一代仪器投入使用时,我们也许能够了解更多。
“第二层大气来自行星的表面和内部,因此它是了解另一个世界地质的窗口,”天文学家保罗·里默说英国剑桥大学的教授。
“需要做更多的工作才能正确地观察它,但是这个窗口的发现非常重要。”
该研究将发表在天文杂志,并且可以在arXiv。