科學(xué)家使用特殊方法首次探測“超級(jí)地球”表面，結(jié)果很離譜

科學(xué)家首次對(duì)系外行星的表面進(jìn)行直接分析。

科學(xué)家稱，韋布太空望遠(yuǎn)鏡的觀測結(jié)果顯示，一顆所謂的“超級(jí)地球”其表面看起來實(shí)際上可能與水星更為相似。NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington

LHS 3844 b是一顆比地球大30%的系外行星，也是一顆所謂的“超級(jí)地球”。近日天文學(xué)家動(dòng)用韋布望遠(yuǎn)鏡，對(duì)這個(gè)距離我們約50光年的行星進(jìn)行了首次表面熱特征分析。與以往進(jìn)行的大氣研究不同，這是人類首次對(duì)系外行星的表面進(jìn)行直接分析。

分析結(jié)果出人意料，這個(gè)“超級(jí)地球”幾乎毫無地球特色。LHS 3844 b是一個(gè)擁有深色表面的荒蕪世界，沒有大氣。在某種程度上和太陽系的水星倒有些相似。

發(fā)現(xiàn)于2019年的LHS 3844 b環(huán)繞一顆低溫紅矮星運(yùn)行，其一年只相當(dāng)于11個(gè)地球日，且已被潮汐鎖定——它的一個(gè)半球?qū)⒂肋h(yuǎn)朝向它的恒星，就像月球永遠(yuǎn)只用它的一個(gè)半球朝向地球一樣。因此，它的永晝面溫度理論上可達(dá)725℃。

來自馬克斯?普朗克研究所的Laura Kreidberg等科學(xué)家2023年和2024年在LHS 3844 b運(yùn)行到恒星后方時(shí)對(duì)其進(jìn)行了3次觀測，他們使用韋布望遠(yuǎn)鏡的中紅外探測儀，對(duì)恒星熾熱晝面產(chǎn)生的紅外線進(jìn)行了測量，并據(jù)此對(duì)它的表面特征進(jìn)行了分析。相關(guān)論文發(fā)表在今年5月4日的《自然：天文學(xué)》上。

通過與地球、月球和火星的已知礦物進(jìn)行光譜比對(duì)，研究人員發(fā)現(xiàn)這顆行星的表面與富含硅和花崗巖的地球不同。在地球上，地殼的形成通常與水推動(dòng)的地質(zhì)進(jìn)程和板塊運(yùn)動(dòng)有關(guān)，這會(huì)導(dǎo)致巖石發(fā)生循環(huán)，并使淺色的礦物上升到地表；而LHS 3844 b的表面主要由玄武巖構(gòu)成——玄武巖是一種深色火山巖，富含鐵和鎂，在月球和水星表面十分常見。

研究人員表示，在這顆行星表面，水十分稀少。

導(dǎo)致這一結(jié)果的原因尚不可知。一種可能的情形是，LHS 3844 b的表面相對(duì)年輕，它可能被新近的火山活動(dòng)重塑過，且還未被微隕石的撞擊破壞。但是此類過程會(huì)釋放出二氧化碳或二氧化硫，而韋布并未探測到這些氣體。

另一種可能是，這顆行星表面覆蓋著一層厚厚的深色顆粒物。這些顆粒物是在輻射和隕石撞擊下，并且經(jīng)歷了漫長的歲月之后形成的——與月球或水星表面的情況相似。如果沒有大氣層保護(hù)，行星表面會(huì)特別容易受到這種影響。這一過程被稱為“空間風(fēng)化（space weathering）”，它會(huì)導(dǎo)致巖石分解，并使其顏色變得越來越深。而這種情形需要行星表面在較長時(shí)間內(nèi)保持地質(zhì)穩(wěn)定。

研究人員計(jì)劃未來使用韋布進(jìn)一步判斷LHS 3844 b的表面特性，比如其表面巖石的狀態(tài)是否相對(duì)完整，還是已經(jīng)松散和風(fēng)化。

參考

Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth

https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth

The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy

https://www.nature.com/articles/s41550-026-02860-3