想象一下2158年。你正在火星的乌托邦平原大学攻读行星火山学博士学位，以冻干拉面为生，寻找完美的系外行星进行研究。在完成对木星火山卫星火卫一的研究后，你需要一个位于我们太阳系之外的岩石世界，其剧烈的火山活动并不是由引力驱动的，而是由于靠近恒星的灼热。更好的是，它必须在50光年以内，以便你的超光速（FTL）研究任务保持在预算之内。虽然这个场景是虚构的，但天文学家们今天已经在研究一个卓越的候选者。使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），研究人员调查了超级地球55 Cancri e（55 Cnc e），这是一个位于距地球约41光年的极端岩石行星。该星球的直径大约是地球的1.88倍，质量约为8倍地球，环绕太阳相似的恒星公转周期仅约0.7天。相比之下，水星公转我们太阳需要88天。由于55 Cancri e离其恒星如此之近，科学家们认为其表面热得足以保持熔融状态。他们的发现已提交至《自然天文》期刊，可能为了解熔岩系外行星的形成和演化提供宝贵的见解。 詹姆斯·韦伯探测到氢丰富的大气 研究团队使用JWST观察了55 Cancri e的五次日食，并将结果与长期模型进行比较，这些模型曾普遍预测丰富的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）大气。相反，新观察结果指出该行星的大气包含丰富的一氧化碳，相对较少的二氧化碳（CO2），以及惊人地大量的氢。研究人员还发现这五次日食观察之间存在差异。他们建议这些差异可能是由火山气体逸出或由行星内部释放的物质形成的云层引起的。根据研究人员的说法，这些云可能会暂时冷却行星表面，然后继续的气体逸出会将它们分散。该研究指出：“由于岩石行星的次级大气是由内部成分和随后的气体逸出设定的，因此它们大气的成分与内部的氧还原状态直接相关。对氢丰富模型的偏好，并且产生的陡峭反转，因此暗示内部的氧逸度相对较低，与从还原态的岩浆海洋逸出的气体一致。” 行星的化学成分揭示了什么 行星的氧还原状态描述了内部氧与氢/铁之间的化学平衡。对于55 Cancri e，结果表明氢远远大于氧，这有助于解释为何该行星似乎拥有氢丰富的大气。由于大气可以反映行星内部深处发生的情况，这些观察结果可能为我们提供一个关于外星世界内部化学成分的罕见窗口。 熔岩系外行星变得越来越普遍 在过去的十年中，随着越来越多的极端世界被发现，人们对熔岩系外行星的兴趣迅速增长，尽管55 Cancri e本身是在2004年首次被确认。其他已知的熔岩系外行星包括K2-141 b、L 98-59 d、TOI-561 b、HD 63433 d和CoRoT-7 b。它们的公转周期分别约为6.7小时、7.5天、10.5小时、4.2天和20.4小时。与55 Cancri e一样，这些行星都与其主星潮汐锁定，承受极端温度。在55 Cancri e上，熔融岩石被认为集中在永远阳光明媚的一侧。其他世界，如L 98-59 d，可能被覆盖在类似于木星的卫星火卫一的火山景观的全球岩浆海洋上。 火卫一与熔岩系外行星 虽然火卫一和熔岩系外行星都可以具有广泛的火山活动，但驱动这种活动的力量却非常不同。火卫一的火山是由潮汐加热驱动的。木星的巨大引力不断拉伸和压缩这颗小卫星，产生足够的内部热量来推动广泛的火山喷发。相比之下，像55 Cancri e这样的熔岩系外行星主要是因为它们与主星非常接近而被加热。它们强烈的恒星加热在表面融化岩石，因为许多这样的世界被潮汐锁定，熔融的区域可以继续集中在永远的日照面上。当天文学家们继续使用强大的天文台，如JWST时，55 Cancri e和其他熔岩世界可能会揭示更多关于一些最极端的岩石行星的形成、演化和隐藏内部的信息。