“超级地球”LHS 3844b一侧存在大量火山爆发的原因或被找到

2021年03月07日 13:13 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,截止到目前,研究人员还没有发现太阳系外行星存在全球构造活动的证据。在伯尔尼大学和NCCR行星研究能力国家中心的领导下,科学家们现在发现行星LHS 3844b内部的物质从一个半球流向另一个半球,这可能是导致这颗星球一侧大量火山爆发的原因。

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在地球上,板块构造不仅导致了山脉的上升和地震,它也是地球循环的重要组成部分,其将物质从地球内部带到地表和大气层然后再将其运输回地壳之下。因此,构造运动对最终使地球适于居住的条件有着至关重要的影响。

截止到目前,研究人员还没有发现太阳系外行星存在全球构造活动的证据。由来自瑞士伯尔尼大学太空与宜居性中心(CSH)的Tobias Meier领导的一支科研团队通过跟苏黎世联邦理工学院、牛津大学和国家能力研究中心NCCR PlanetS的合作在一颗距离地球45光年的行星--LHS 3844b内发现了这种流动模式的证据。他们的研究结果发表在《The Astrophysical Journal Letters》上。

“观察地壳活动的迹象是非常困难的,因为它们通常隐藏在大气之下,”Meier指出。然而最近的结果表明LHS 3844b可能没有大气层。它比地球稍大,很可能也有类似的岩石,它围绕恒星运行的距离如此之近以至于行星的一侧永远处于白天而另一侧永远处于黑夜样。由于没有大气层保护它免受强烈辐射,所以它的表面变得酷热无比:白天的一面可以达到800摄氏度;夜晚的一面则非常冰冷,那里的气温可能会低至零下250摄氏度。“我们认为这种强烈的温度对比可能会影响这颗星球内部的物质流动,”Meier说道。

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Tobias G. Meier

为了验证他们的理论,研究小组使用不同强度的物质和内部热源进行了计算机模拟。这些模拟包括了主星对地表施加的巨大温度对比。

该项研究的论文合著者、来自伯尔尼大学和NCCR行星研究中心的Dan J. Bower则表示:“大多数模拟显示,在这颗行星的一边只有向上流动的现象,而在另一边只存在向下流动。因此,物质从一个半球流向另一个半球。令人惊讶的是,方向并不总是相同的。根据我们对地球的习惯,你会认为在炎热的白天那一面的物质会更轻,因此会向上流动,反之亦然。然而一些研究小组的模拟也显示了相反的流动方向。这个最初跟直觉相反的结果是由于粘度随温度的变化:冷的材料更硬,因此不会弯曲、断裂或减少到内部。然而温暖的物质粘性较低--所以即使是固体岩石在加热时也变得更容易移动--并且很容易流向行星内部。”不管怎样,这些结果显示了这颗行星表面和内部在如何交换物质这件事情上跟地球的截然不同。

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Dan J. Bower

这样的物质流动可能会产生奇怪的后果。Bower称:“在地球上物质向上流动的任何一侧,人们都可以预期在那一侧会发生大量的火山活动。地球上类似的深层上涌流推动了夏威夷和冰岛的火山活动。因此,人们可以想象一个有无数火山的半球--可以说是一个火山半球--而另一个半球几乎没有火山。”

“我们的模拟显示了这种模式是如何显现的,不过还需要更详细的观察来进行验证。比如有了更高分辨率的地表温度地图就可以指出火山活动的气体排放增强或探测到火山气体。这是我们希望未来研究能够帮助我们理解的问题,”Meier总结道。

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