系外行星的大气揭示了其表面的秘密

熊明青

艺术家对金星上活火山的概念。鸣谢:美国国家航空航天局/JPL加州理工学院/彼得·鲁宾

（）据《今日宇宙》（布莱恩·科柏林）：随着天文学家开始收集行星大气层的数据，我们正在了解它们的组成和演化。厚厚的大气层是最容易研究的，但是这些厚厚的大气层可以隐藏行星的表面。例如，一个类似金星的世界，有着如此厚的大气层，以至于不可能看到行星的地形。似乎我们越有可能了解一个星球的大气层，我们就越不可能了解它的表面。但这可能会改变，因为一项新的研究被英国皇家天体物理学会月刊接受，并可在arXiv预印本服务器上获得。

岩石世界的表面和大气之间有丰富的化学交换。在地球上，随着时间的推移，降雨和蒸发、生长和收获季节以及火山活动的循环会改变大气成分。这些交换在很长的时间尺度内发生，因此地球表面和大气永远不会处于相互平衡的状态。在金星上，由于大气层较厚，表面干燥，交换的时间尺度较短，但仍不足以达到平衡。

在这项研究中，作者认为，对于大气层特别厚的温暖的类似金星的世界，表面和空气之间可以达到化学平衡。这些世界是我们发现的紧密围绕小恒星运行的那种，因此它们非常适合大气研究。

为了展示这是如何工作的，研究小组模拟了大气和岩石表面之间的化学反应。他们的模拟显示，金星大气中二氧化碳等简单分子的化学平衡可以用来探测其表面的组成，根据表面温度，类似金星的系外行星可以看到更复杂分子CaAl2Si2O8和MgAl2O4的强烈相互作用。



不同类型的地球如何影响它们的大气层。鸣谢:Byrne等人

换句话说，在适当的情况下，紧密围绕其温暖恒星运行的小型岩石世界是这类研究的绝佳候选者。我们对它们大气层的了解可以打开一扇窗户，让我们了解它们表面的组成，甚至它们的地质活动。我们甚至可以在不直接观察外行星表面的情况下，确定其表面是否存在某种矿物质。

这类信息对于我们理解类地行星是如何形成的至关重要。先前的研究已经表明，我们的太阳系是相当不寻常的，在太阳系内部没有大行星的太阳系是罕见的。通过了解其他恒星内部行星的演化和组成，我们将了解为什么我们的太阳系不寻常，甚至可能了解像我们这样的生命在宇宙中是常见还是罕见。