科学家发现已知最冷熔岩行星，竟拥有大气层

科学家近期发现了一颗颠覆认知的系外行星，它是一颗熔岩行星，但温度相对较低，并且是迄今观测到拥有大气层的最冷同类天体。

研究人员对HD 3167 b进行了观测，这是一颗表面覆盖熔岩的岩石超级地球，绕着一颗距地球154光年的恒星运行。它的公转轨道离恒星极近，一年（即绕恒星完整公转一周）仅相当于地球上的一个昼夜。这颗行星不仅是岩石覆盖的熔岩世界，也是目前已知体积最小的熔岩行星。尽管如此，它仍成功保留了自己的大气层。

该研究的合著者、芝加哥大学地球物理科学副教授埃德温·凯特（Edwin Kite）在一份声明中表示：“令人非常意外的是，一颗岩石行星离恒星越近，按理说保留大气层就越困难，因为它会持续受到恒星风的冲击和大量高能光子的辐射。但现在看来，许多这类熔岩行星确实拥有大气层。”

自三十多年前首颗系外行星确认以来，科学家已发现超过6300颗各类系外行星，从类似热木星的气态巨行星到小型类海王星天体，种类繁多。其中包含少数“熔岩行星”，即温度高到地表熔化形成滚烫熔岩的岩石星球。

在这项新研究中，研究团队利用詹姆斯·韦布空间望远镜上的中红外仪器（MIRI）进行观测。该设备能捕捉行星的中红外信号，帮助估算温度并探测大气层是否存在。研究人员在行星发生“次食”期间观测，即行星运行到恒星后方时，捕捉中红外光线的变化。

这颗行星处于潮汐锁定状态，这在熔岩行星中很常见，即一面永远朝向恒星，另一面永久黑暗。不过，它与同类星球略有不同。本研究第一作者、凯特研究小组的研究生布兰登·帕克·科伊（Brandon Park Coy）在同一份声明中指出，如果这颗行星没有大气层，考虑到它与恒星的距离，向阳面的温度“将达到理论极限值”。但观测结果并非如此。科伊补充说，团队实际观测到一颗温度异常偏低且保有大气层的行星，其温度“明显低于理论上可能达到的最高值”。

研究人员据此认为，这颗行星应有一层大气层，它会反射恒星光照，将热量重新输送到背阴面，从而为向阳面降温。因此，虽然它的温度仍足以形成熔岩地表，但它是目前发现的存在大气层的熔岩行星中温度最低的一颗。

有趣的是，尽管此次观测正是通过温度特征推断行星拥有大气层，但此前科学家已在温度极高的熔岩行星上发现过大气层。这引发了一系列新问题：这类行星如何形成大气层，以及形成大气层对应的温度范围是多少。

此次发现属于一个更大科研项目的一部分，该项目旨在解答上述疑问。该计划由马里兰大学天文学家梅根·韦纳·曼斯菲尔德（Megan Weiner Mansfield）主导，共观测十颗不同的熔岩行星，以探寻它们通常在什么温度条件下形成大气层。

这一发现也支持了越来越多科学家持有的观点：绝大多数熔岩行星很可能都拥有大气层。通过研究这些遥远而奇特的外星世界，系外行星科学正不断拓展认知边界，也有助于我们更好地认识地球本身，以及宇宙中生命可能如何诞生与存续。

凯特表示：“这些行星温度过高，不适合生命生存，但通过研究它们，我们可以加深理解对其他岩石行星至关重要的演化过程。”

科伊补充道：“尽管这类星球的环境完全不适合生命栖息，我们仍对其感兴趣。因为我们认为早期的地球，样貌或许就和熔岩行星十分相似。在太阳系形成初期，类地行星刚诞生时，大量星子撞击释放的巨大能量使行星温度极高。当时的地球处于岩浆洋阶段，整个地表完全熔融。本次研究成果，也为我们窥探地球最初几百万年的环境状况打开了一扇窗口。”

值得注意的是，该研究相关内容已正式发表于《天体物理学快报》（The Astrophysical Journal Letters）。相关研究信息可通过南宫平台获取，参考资料包括：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae7f23。