圖：CoRoT-7 b是一顆距離地球489光年的超級(jí)地球行星，其直徑是地球的1.5倍。科學(xué)家于2009年發(fā)現(xiàn)了它，并發(fā)現(xiàn)這顆行星上的火山非常活躍，其表面或許都被巖漿覆蓋?？祪?nèi)爾大學(xué)的研究人員表示，他們現(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)出合成巖漿，使其能夠在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)建一個(gè)熔巖型外星球。

火山在太陽系中非常普遍，例如地球、月球、火星、金星以及木星的衛(wèi)星洛，這些行星上都有火山。有些火山仍然十分活躍，有些則已經(jīng)沉寂了。盡管如此，我們?nèi)匀幌肓私馄渌阈窍抵械男行羌靶l(wèi)星上的火山情況。天文學(xué)家迄今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了上千顆地外行星，那么有多少巖石型地外行星上存在火山活動(dòng)呢？

(相關(guān)資料圖)

事實(shí)上，一些地外行星或許完全就是一個(gè)被熔巖包裹的世界。來自康內(nèi)爾大學(xué)的研究人員表示，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室合成了不同類型的巖漿，這一巖漿或許與此類地外行星上的巖漿相同。

創(chuàng)造熔巖外星球

遙遠(yuǎn)的地外行星可能存在何種類型的巖漿？研究人員想弄清楚這一問題。在這一想法的驅(qū)動(dòng)下，他們構(gòu)建了16種可能存在于地外行星上的巖石成分，并對(duì)其進(jìn)行分類，以幫助研究人員辨識(shí)可能存在火山活動(dòng)的行星，或者衛(wèi)星。文章如此承述到：

這些巖質(zhì)行星的地表譜系特征展示了行星自身的演化過程以及內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制。但是，至今沒有獲得含有光譜反射系數(shù)的數(shù)據(jù)集以及各種潛在的火山系地外行星的表面物質(zhì)。現(xiàn)在，我們首次合成了16種受不同主恒星金屬性質(zhì)影響的火山系地外行星地表巖石中可能含有的化學(xué)成分。

第一作者埃斯特萬.加澤爾評(píng)論道：我們結(jié)合主恒星的金屬性質(zhì)數(shù)據(jù)、熱力學(xué)模擬以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合成了潛在地外行星地表中的代表性成分。

合作作者卡爾騰格補(bǔ)充道：航天局的韋伯望遠(yuǎn)鏡將會(huì)探測(cè)到此類行星。這將逐步揭開它們?cè)谟钪嬷械奈恢谩６鹕较档赝庑行堑乇矸诸惸Ｐ蛣t是解碼這些行星成分的有力工具。

行星演化的線索

研究人員的目標(biāo)之一是借此發(fā)現(xiàn)關(guān)于行星演化的新線索，這也是建立分類目錄的原因。加澤爾及其同事正在通過已有的行星成分模型開發(fā)新的關(guān)于火山活動(dòng)的行星地表模型。另一位團(tuán)隊(duì)成員Marc-Antoine Fortin表示：作為地球與行星科學(xué)家，我們正在努力尋找早期行星演化的線索。在地球上，古老的巖石為我們探究幾十萬年前的地球形態(tài)提供了線索。在我們看來，這些布滿熔巖的外星球就像一個(gè)時(shí)光機(jī)，讓我們看到行星不同時(shí)期的演化形態(tài)。正如我們所知道的，地球曾經(jīng)也是一個(gè)滿是巖漿的行星。

在我們還無法抵達(dá)這些遙遠(yuǎn)行星的當(dāng)下，這些模型顯得非常重要。福廷補(bǔ)充道：盡管有生之年，我們無法實(shí)地探訪這些地外行星，但是，我們?nèi)匀荒曋钪嬷械倪@些鄰居們，并盡我們所能去理解它們。

通過韋伯望遠(yuǎn)鏡描繪這些熔巖系外星球

正如加澤爾所述，當(dāng)前是研究外行星的獨(dú)特時(shí)機(jī)。新型韋伯望遠(yuǎn)鏡將在此期間發(fā)揮巨大作用，幫助我們實(shí)現(xiàn)以前無法實(shí)現(xiàn)的事，即更形象的描繪這些星球的特征。

此前，通過類比太陽系行星并不能很好的描述地外行星火山物質(zhì)的化學(xué)成分，而現(xiàn)在，我們建立的初期分類目錄成了我們理解它們的有力工具。

論文也論述到：未來，詹姆斯.韋伯望遠(yuǎn)鏡以及其他探測(cè)器將探測(cè)到其他的火山巖漿星球，而這一數(shù)據(jù)庫(kù)將有助于科學(xué)家揭示這些現(xiàn)象。

圖：木星的衛(wèi)星洛事太陽系中火山活動(dòng)最活躍的物體。2007年2月8日，航天局的新視野號(hào)探測(cè)器抓拍到硫磺火山噴發(fā)的場(chǎng)景。

組裝目錄

那么，加澤爾與他的同事是如何將新目錄組裝在一起的呢？他們通過聚焦?jié)撛趲r質(zhì)行星的地慢成分實(shí)現(xiàn)。由于不同的恒星會(huì)形成不同的成分，因此，行星的成分也依賴于其公轉(zhuǎn)的恒星類型。為了了解不同成分的熔點(diǎn)，研究人員運(yùn)用了熱動(dòng)力模型。熱動(dòng)力模型經(jīng)常用于預(yù)測(cè)化學(xué)與物理的平衡狀態(tài)，即同等反作用力實(shí)現(xiàn)平衡的狀態(tài)。

研究人員在了解清楚不同成分的熔點(diǎn)之后，便在實(shí)驗(yàn)室中合成了巖漿。合成巖漿熔合了不同的行星地幔的成分，經(jīng)冷卻后，便模擬了這些行星的表層。

之后，研究人員測(cè)量了紅外線反射光譜，并將其中的化學(xué)成分與克里斯安森效應(yīng)聯(lián)系起來。這是在近8微米處發(fā)現(xiàn)的光譜峰值，與二氧化硅含量和其他主要化學(xué)成分有關(guān)，其為這些行星的構(gòu)成成分提供了線索。克里斯安森效應(yīng)也已被用于研究月球上的太空氣候。

此外，這也將幫助科學(xué)家更好地理解地球的形成與演化歷史。福廷說到：我們正在努力弄清楚所有的巖質(zhì)行星的奧秘，不僅僅是地外行星，也包括我們自己生活的星球。

BY: Paul Scott Andersonand

FY: 秋

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