研究为奇怪的熔岩世界提供了新的线索

熔岩世界是巨大的系外行星，拥有闪闪发光的天空和被称为岩浆海洋的汹涌火山海，与我们太阳系中的行星截然不同。

迄今为止，在已发现的所有岩石系外行星中，近50%被发现能够在其表面维持岩浆，这可能是因为这些行星距离它们的主恒星非常近，它们绕轨道运行的时间不到10天。距离如此之近会导致地球受到恶劣天气的轰炸，并使表面温度达到极限，使其几乎完全不适合我们今天所知的生命生存。

现在，在一项新的研究中，科学家们表明，这些席卷而来的熔海对观测到的热岩石超级地球的特性有很大影响，例如它们的大小和演化路径。

他们的研究最近发表在《天体物理学杂志》上，发现由于熔岩具有极高的可压缩性，岩浆海洋可能会导致富含熔岩但没有大气层的行星比类似大小的固体行星密度稍大，并影响其地幔结构，围绕行星核心的厚内层。

该研究的主要作者、俄亥俄州立大学天文学研究生基尔斯滕·博利(KierstenBoley)表示，即便如此，由于这些天体的研究众所周知不足，因此描述熔岩行星的基本运作特征可能是一项艰巨的任务。

博利说：“熔岩世界是非常奇怪、非常有趣的东西，由于我们探测系外行星的方式，我们更倾向于找到它们。”他的研究围绕着了解哪些基本成分使系外行星独一无二以及如何调整这些元素，或者就熔岩世界而言，它们的温度可以完全改变它们。

这些神秘燃烧世界中最著名的一个是55Cancrie，这是一颗距离我们约41光年的系外行星，科学家称其拥有闪闪发光的天空和翻腾的熔岩海。

虽然我们太阳系中的一些天体，例如木星的卫星木卫一，火山活动极其活跃，但在我们的宇宙范围内，并没有真正的熔岩行星可供科学家们近距离研究。然而，博利说，研究岩浆海洋的成分如何影响其他行星的演化，例如它们保持熔融状态的时间以及它们最终冷却的原因，可以为了解地球自身的炽热历史提供线索。

博利说：“当行星最初形成时，特别是岩石类地行星，它们在冷却时会经历岩浆海洋阶段。”“因此熔岩世界可以让我们深入了解几乎所有类地行星的演化过程中可能发生的事情。”

研究人员利用系外行星内部建模软件Exoplex和之前研究中收集的数据构建了一个包含多种岩浆成分信息的模块，模拟了一颗表面温度在2600至3860华氏度之间的类地行星的几种演化情景。行星的固体地幔转变成液体的熔点。

从他们创建的模型中，研究小组能够辨别出岩浆海洋行星的地幔可以呈现三种形式之一：第一种形式是整个地幔完全熔化，第二种形式是岩浆海洋位于地表，第三种形式是整个地幔完全熔化，第二种形式是岩浆海洋位于地表，第三种形式是岩浆海洋。第三种三明治式模型，由表面的岩浆海洋、中间的固体岩石层和最靠近行星核心的另一层熔融岩浆组成。

结果表明，第二种和第三种形式比完全熔化的行星更常见。根据岩浆海洋的成分，一些无大气层的系外行星比其他行星更擅长捕获挥发性元素(例如早期大气形成所需的氧和碳等化合物)数十亿年。

例如，研究指出，一颗质量是地球4倍的基底岩浆类行星可以捕获比当今地球海洋多130倍的水质量，以及目前行星表面存在的碳量的约1,000倍和地壳。

博利说：“当我们谈论行星的演化及其拥有维持生命所需的不同元素的潜力时，能够在其地幔中捕获大量挥发性元素可能会对宜居性产生更大的影响。”

熔岩行星距离适合生命生存还有很长的路要走，但了解帮助这些行星到达那里的过程很重要。尽管如此，这项研究清楚地表明，在将这些行星与固体系外行星进行比较时，测量它们的密度并不是表征这些行星的最佳方法，因为岩浆海洋既不会显着增加也不会显着降低其行星的密度，博利说。

相反，他们的研究表明，科学家应该关注其他地球参数，例如行星表面重力的波动，以测试他们关于热熔岩世界如何运作的理论，特别是如果未来的研究人员计划使用他们的数据来帮助进行更大规模的行星研究。

博利说：“这项工作结合了地球科学和天文学，基本上提出了有关熔岩世界的令人兴奋的新问题。”