一些恒星周围可能存在无法形成地貌的超脆"蛋壳行星"

2021年12月01日 21:13 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

根据圣路易斯华盛顿大学的一项研究,奇怪的"蛋壳行星"是各种可能的系外行星之一。这些岩石世界有一个超薄的外层脆性层,几乎无法形成地形,自然这样的世界也不太可能有板块构造,从而引发了对其可居住性的质疑。

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只有一小部分的太阳系外行星可能是蛋壳行星。行星地质学家Paul Byrne是《地球物理研究》杂志上新建模研究的第一作者。他说,在以前的天文调查中发现的至少三个这样的世界可能已经为人所知。科学家可以利用计划中和未来的太空望远镜更详细地检查这些系外行星,并确认它们的地质特征。

哈佛大学文理学院地球和行星科学系副教授、该校麦克唐纳空间科学中心教员伯恩说:"了解你是否有板块构造的可能性是了解一个世界的一个非常重要的事情,因为板块构造可能是一个大型岩质行星适合居住的必要条件。因此,当我们谈论在其他恒星周围寻找类似地球的世界时,以及当我们普遍描述行星的可居住性时,它特别重要。我们在这里提出的基本上是一个操作指南,或方便的手册。如果你有一个特定大小的行星,与恒星有一定的距离,并且有一定的质量,那么利用我们的结果,你可以对各种其他特征做出一些估计--包括它是否可能有板块构造。"

思考系外行星的一种新的存在方式

到目前为止,系外行星在很大程度上是天文学家的领域,因为空间科学家依靠天文技术和仪器来探测系外行星。已经发现了4000多颗系外行星,并标记为"已确认的"。伯恩的研究提供了新的和具体的方法,其他科学家可以识别蛋壳行星,以及其他类型的系外行星,这些行星可能是有趣的,因为它们的大小、年龄和与主星的距离的特殊组合。

"我们已经对一些系外行星进行了成像,但它们是围绕恒星运行的光斑。我们还没有真正看到系外行星表面的技术能力,"Byrne说。"这篇论文是少数但越来越多的研究之一,它从地质学或地球物理学的角度出发,试图了解我们现在无法直接测量的世界。"

行星有某些品质是行星本身所固有的,如它们的大小、内部温度和它们的材料。其他属性则更多地是由行星的环境决定的,比如它离太阳有多远。人类最了解的行星是我们自己的太阳系中的行星--但这些真理对于围绕其他恒星运行的行星来说不一定具有普遍性。

"我们从已发表的工作中知道,有一些系外行星经历的条件比我们在太阳系中看到的更极端,"Byrne说。"它们可能更接近它们的恒星,或者它们可能比我们在自己的系统中看到的行星大得多,或者有更热的表面。"

伯恩和他的合作者想看看哪些行星和恒星参数在决定一个行星外部脆性层的厚度方面起着最重要的作用,这被称为岩石圈。

这一厚度有助于确定,例如,一个星球是否能够支持高的地形,如山脉,或者在刚性和灵活性之间有适当的平衡,使表面的一个部分向下俯冲,或俯冲到另一个下面--这是板块构造的特点。正是这一过程帮助地球在地质时间尺度上调节其温度,也是板块构造被认为是行星宜居性的一个重要组成部分的原因。

对于他们的建模工作,科学家们选择了一个普通的岩石世界作为起点。"然后我们转动转盘,实际上就像是运行了成千上万的模型。"

他们发现,表面温度是控制脆性系外行星岩石圈厚度的主要因素,尽管行星的质量、与恒星的距离甚至年龄都起着作用。新的模型预测,小的、老的或远离恒星的世界可能会有厚而坚硬的层,但在某些情况下,行星可能有一个只有几公里厚的外层脆性层--这些所谓的蛋壳行星。

拜恩指出,尽管我们离直接对这些蛋壳行星的表面进行成像还有一段距离,但它们可能类似于金星上的低地。那些低地包含着大片的熔岩,但几乎没有高处的地形,因为那里的岩石圈很薄,这是由于地表灼热的结果。

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