艺术家对亚海王星系外行星的两种不同情景的印象，背景是詹姆斯·韦伯太空望远镜的镜面分段。左边，矿物云能够捕获热量，融化表面并使气氛膨胀，而右边无云的行星将收缩得更快，表面温度将低得多。（图片来源：海莉·纳尔逊/亚利桑那州立大学）由蒸发岩石形成的云可能在迄今发现的最常见类型的系外行星——亚海王星上创造出终极的热绝缘，温度升高到如此高的程度，以至于这些世界的固体表面融化并变成熔岩海洋。“这项工作使我们更接近回答这些神秘世界是由什么构成的问题，”亚利桑那州立大学的天文学家路易斯·韦尔班克斯在一份声明中说。亚海王星是比地球大但小于海王星的行星。它们特别神秘，因为我们在太阳系中没有这种类型的世界。人们认为它们包含一个被深厚气氛包围的岩石核心，但对于它们的组成和结构还知之甚少。它们的气氛可能像木星那样富含氢，或者可能富含水蒸气和碳基有机分子。在某些情况下，它们甚至可能在厚氢气氛包围下成为可居住的海洋世界，其中厚重的氢气氛包裹着一片液态水的全球海洋。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）正在密切观察几颗亚海王星的气氛，以尝试更多地了解它们的主要组成，因为它们的气氛应该能代表这些行星所由组成，但到目前为止的结果尚不确定。亚海王星的气氛深厚而密集，这意味着接近气氛与世界固体体之间边界的压迫会将矿物转化为蒸汽，形成云。这些矿物包括铝氧化物、铁、镁硅酸盐、锰硫化物、氯化钾、硫化钠和硫化锌。亚利桑那州立大学的萨格尼克·穆赫吉领导的一个团队使用详细的计算机模拟，探讨了这些云对亚海王星的表面和气氛可能产生的影响。他们显示，当这些矿物云在深处形成时，它们充当有效的绝缘物，捕获从行星核心漏出的热量（而且是大量的热量）。“在目前用JWST研究的亚海王星中，我们惊讶地发现，云驱动的加热可以将气氛-内部边界的温度提高约1400到2600摄氏度（2550-4712华氏度），”穆赫吉说。与此同时，由于热量被阻止逸出，上层气氛明显降温。随着所有热量保持在表面附近，岩石开始融化。“对于我们建模的一些行星来说，额外的热量足以融化行星的表面，形成熔岩海洋，”亚利桑那州立大学的团队成员马修·尼克森说道。这些可能的熔岩行星包括GJ 1214b，它环绕距离地球48光年的红矮星运行。曾经有人认为这是一颗凉爽的水世界，但JWST在2025年发现了GJ 1214b气氛中的金属蒸气和二氧化碳雾霭，将这一说法排除，如今看起来它的表面可能完全熔融，无法在厚重气氛下探测到。然而，熔岩海洋的存在为更复杂的大气化学开辟了可能性。气体从熔岩中渗出，扩散到气氛中，理论上富集了氧气、氢硅化物和一氧化硅，而熔岩则从气氛中吸收氨、甲烷和水蒸气。换句话说，气氛被地下材料富集，同时一些天文学家期望看到的气体却减少。这意味着JWST试图通过气氛的光谱了解亚海王星系外行星的主要组成的努力可能会由于熔岩海洋与气氛之间的气体交换而受到影响。深处的额外加热也将影响这些亚海王星行星的未来，因为额外的热量将使它们的下层气氛膨胀，阻止行星在数十亿年内收缩。如果这些发现是正确的，它们可能对亚海王星的宜居性构成巨大的障碍。即使行星气氛与固体体之间的边界不热到形成熔岩，它仍然会使表面温度过高，不支持液态水或生命。这些发现发表于《天体物理学杂志快报》，时间为7月8日。凯斯·库珀是英国的自由科学记者和编辑，拥有曼彻斯特大学的物理学和天体物理学学位。他是《接触悖论：挑战我们在寻找外星智能时的假设》（布loombury Sigma，2020年）的作者，并写了有关天文学的文章。