首度描繪一顆系外行星內部構造,半邊地表可能被火山覆蓋

作者 | 發布日期 2021 年 03 月 08 日 12:28 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


以目前技術來說,想分析一顆系外行星的大氣已經相當困難了,遑論更深入繪製系外行星的內部構造。不過最近有科學家首利用電腦模擬發現,LHS 3844b 這顆系外行星的內部物質流動方向與地球完全不同,是從星球一側流向另一側,可能因此導致該行星有半邊地表被火山覆蓋。

雖然科學家迄今已發現數千顆系外行星,但對它們是否有大氣、水或其他任何適合居住的可能性都相當茫然,大多時候我們只知道它們有多大、離它們的母恆星有多遠。

若未來能證實某顆系外行星存在大氣,幾乎可以放鞭炮慶祝這件事;而除了大氣,系外行星的內部構造運動更是神祕,如果有天能確切描繪出系外行星的內部與地表結構,全球科學界應該能舉國同慶。

而最近,瑞士伯恩大學團隊與 NCCR PlanetS 研究機構,似乎第一次找到了可能具有內部構造活動證據的系外行星。

該行星名為 LHS 3844b,2018 年經由 NASA 凌日系外行星巡天衛星(TESS)發現,繞著 M 型紅矮星 LHS 3844 旋轉,公轉週期僅 11 小時,半徑是地球半徑的 1.32 倍,質量是地球的 2.25 倍;目前探測也表明 LHS 3844b 可能沒有大氣,地表反照率低,說明其表面可能類似於月球或水星表面。

LHS 3844b 也和大多數極靠近母恆星的系外行星一樣被「潮汐鎖定」,即行星永遠以同一側面對恆星,向陽面高達 770℃,背陽面則低於零下 250℃。

對此伯恩大學天文學家 Tobias Meier 認為,這種劇烈溫差可能會影響行星內部的物質流動,為檢驗他們的理論,研究人員根據不同強度的材料與內部熱源(如:來自行星核心的熱量或放射性元素的衰變)進行電腦模擬,發現了驚人的結果:該顆行星只有一側內部物質是向上流動,而另一側物質只會向下流動,也就是說物質從一側半球流向另一側半球。

更奇怪的是,一般我們直覺向陽面應該是物質向上流動的一側,然而模擬結果說明 LHS 3844b 物質流動方向完全相反,被恆星加熱的一面內部物質反而向下俯衝,寒冷的背陽面內部物質才是往地表流動,研究人員推測可能是材料受熱後黏性較小,因此更容易流向行星內部。

很明顯,LHS 3844b 內部構造工作方式與地球完全不同,根據模擬結果,LHS 3844b 很可能呈現一邊半球被火山覆蓋、另一邊則幾乎沒有火山活動的情景。未來若對 LHS 3844b 進行更詳細觀察,例如更高解析度的地表溫度圖,或許能揭開火山噴發的氣體成分。

新論文發表在《天文物理期刊通訊》(Astrophysical Journal Letters)。

(首圖來源:Thibaut Roger/伯恩大學