艺术家描绘了一颗比海王星小的外行星。 一项新的研究提出了这样的行星为什么很少比海王星大的原因:行星的岩浆海洋开始吞噬天空。
提供:NASA / ESA / G。 培根(STScI)/L。 Kreidberg&J.Bean(美国芝加哥)/ H. 纳特森(Caltech)多年来,据我们所知,我们的太阳系是宇宙中唯一的太阳系。 然后,更先进的望远镜开始发现围绕遥远恒星运行的行星的宝库。
2014年,美国国家航空航天局开普勒太空望远镜为科学家提供了700多个全新的遥远系外行星的真正自助餐,供他们研究,其中许多与以前已知的系外行星不同。 与木星之类的天然气巨人相比,它们更容易被人们发现,因为它们更容易被早期研究发现,而这些行星大多是岩石,体积较小。
科学家们注意到,有许多这样的行星,它们的大小相当于地球或略大于地球,但是在行星达到海王星大小之前,已经发生了急剧的复位。 芝加哥大学的行星科学家埃德温·凯特(Edwin Kite)说:“为什么行星通常停止增长超过大约三个地球大小,我们感到困惑。”
在12月17日发表于《天体物理学期刊快报》上的一篇文章中,华盛顿大学,斯坦福大学和宾夕法尼亚大学的E. Kite及其同事为这种排放提供了一种创新的解释:这些行星表面的岩浆海洋只要吸收大约三倍的行星就可以轻松吸收其大气层。大地
研究火星历史和其他世界气候的E. Kite为研究这个问题做好了充分的准备。 他认为答案可能取决于这类系外行星的一些不为人知的方面。 据信,在大多数行星上,它们的大小比排放的大小要小一些,那里有岩浆海洋-巨大的熔融岩石海洋,类似于曾经覆盖过地球的海洋。 但是,它们没有像我们这样硬化,而是在厚厚的富氢气氛下保持高温。
E. Kite说:“直到现在,几乎所有我们都忽略了岩浆的模型,认为它是化学惰性的,但液态岩石几乎像水一样具有液态,并且具有化学活性。”
E. Kite和他的同事们思考了这样一个问题:随着行星积累更多的氢,海洋是否可以开始“吞噬”天空。 在这种情况下,当行星获取更多的气体时,它会在大气中蓄积,并且遇到岩浆的大气底部的压力开始增加。 首先,岩浆以恒定的速率吸收添加的气体,但是随着压力的增加,氢开始更容易地溶解在岩浆中。
E. Kite说:“不仅如此,残留在大气中的一小部分添加气体也会增加大气压,因此,后来进入的一大部分气体会溶解在岩浆中。”
因此,即使在达到海王星大小之前,行星的生长速度也会减慢。 (由于这些行星的大部分体积是大气,因此当大气被压缩时,行星也会收缩。)
作者称此为“波动性危机”,该术语用来衡量与基于压力的结果相比,气体在混合物中溶解的容易程度。
E. Kite说,该理论与现有观察非常吻合。 天文学家将来还会寻找一些标记。 例如,如果理论是正确的,那么具有足够冷的岩浆海洋的行星在表面上会结晶的行星应该具有不同的轮廓,因为这将阻止海洋吸收太多的氢。 使用TESS和其他望远镜的当前和未来研究应为天文学家提供更多数据以供使用。
E. Kite说:“我们的太阳系中没有这些世界。” “尽管我们的工作为亚海王星系外行星造成的谜团之一提供了解决方案,但我们仍有工作要做!”
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