熔岩行星竟会“防晒”？(图)

与地球截然不同的行星。
（图片来源：Roman Milert/stock.adobe.com）

炽热世界反射75％星光

一颗表面被熔岩覆盖、长年承受恒星强烈辐射的行星，竟然可能拥有一层如同巨型防晒霜的云层，将大部分星光反射回太空？更令人意外的是，这颗行星的大气层原本被认为早在数十亿年前就应该消失，如今却出现了仍然浓厚的迹象。距离地球280光年的系外行星TOI-561 b，究竟靠着什么维持这个炽热世界的神秘面貌？

据《科学日报》报导，天文学家利用詹姆斯・韦伯太空望远镜（JWST）观测TOI-561 b，发现它的反射能力远超预期。研究团队推测，这颗行星的向阳面上空，可能形成了含有矽酸盐矿物的明亮云层，仿佛替整颗行星撑起一把巨大的防晒伞。另一个可能的关键藏在行星表面广阔的熔岩海洋中，从熔融内部不断释出的气体，或许正为这个原本应难以留住大气层的世界持续补充物质。

这项由伯明罕大学天体物理学家安贾莉・皮埃特博士等人参与的国际研究，刊登于《天文学杂志》。研究结果不仅为TOI-561 b的异常亮度提供了可能解释，也让科学家重新思考，极端炙热的岩质行星究竟能否长期保有大气层。

熔岩行星亮度藏着线索

TOI-561 b是一颗岩质系外行星，距离地球大约280光年，它所处的环境极为严酷，不适合我们所知的生命生存。按照先前的理解，像这样受到强烈恒星辐射的行星，大气层理应难以长期保存，甚至可能早已在漫长岁月中流失。然而，这颗行星的表现却与预期不符。

早期观测发现，TOI-561 b的向阳面温度，比研究人员预想的还要低。对一颗如此靠近恒星、表面又是暗色岩石的行星而言，这样的结果令人困惑。若它吸收了大量恒星辐射，表面理应更加炙热；如今温度却没有高到预期的程度，意味着部分能量可能透过其他方式离开向阳面。一种可能是，热量被大气层带往背阳面，另一种可能是部分星光在抵达行星表面之前就已经被反射回太空。

为了追查原因，研究团队利用詹姆斯・韦伯太空望远镜，在37个小时内持续观测TOI-561 b，追踪它绕行母恒星近四圈的轨道。这次观测让研究人员得以检视行星不同轨道位置的亮度与温度变化，也首次观测到它的夜侧。

由于TOI-561 b总是以同一面朝向母恒星，向阳面长期受到星光照射，背阳面则无法直接接收星光。即使如此，观测显示夜侧的温度仍不足以单独解释向阳面为何没有达到预期的高温。

真正引人注目的发现是这颗行星的反射率。研究结果显示，TOI-561 b反射了大约75％的入射星光，比例相当惊人，与金星的反射能力相当。这也意味着，抵达行星的能量有很大一部分可能根本没有被地表吸收。究竟是什么东西，让这颗炽热的熔岩世界如此明亮？

矽酸盐云层如同巨型防晒霜

为了寻找答案，研究人员将韦伯望远镜取得的观测数据，与行星气候的电脑模型进行比较。模拟结果指出，TOI-561 b的向阳面上空可能形成一层具有高度反射能力的矿物云。这些云层可能含有二氧化矽（SiO₂）与矽酸镁（MgSiO₃）等矽酸盐矿物。假如模型所描绘的云层确实存在，它们可能在星光抵达地表之前，先将大量辐射反射出去，降低行星表面吸收的能量。

换句话说，这层云并不是地球上常见的水滴云，而可能是由高温环境中的矿物物质形成。它的作用就像一层天然防晒屏障，让这颗原本应该更加炙热的行星，呈现出与预期不同的温度和亮度。

带领这项研究计划的加拿大滑铁卢大学教授丽莎・邓表示，研究团队透过测量TOI-561 b在轨道运行期间的亮度与温度变化，绘制出所谓的“相位曲线”。这种观测方式显示，行星不仅反射了大量星光，热量也并非完全集中在向阳面，而是可能在行星周围重新分布。

这些线索共同指向一个重要可能：TOI-561 b或许并不是一颗单纯裸露在星光下的熔岩行星，而是拥有能够反射辐射、传递热量的浓厚大气层。

本应早已消失的大气层 为何还能维持数十亿年？

TOI-561 b最令人费解的地方，并不只有反射率高得惊人，更在于它可能仍保有大气层。安贾莉・皮埃特博士指出，研究团队原先预期，像TOI-561 b这样受到强烈辐射的岩质行星，其大气层应该早在数十亿年前已消失。但目前的证据却显示，它可能仍然被厚厚的大气层包围。

这使科学家面临另一个问题，这颗行星究竟是从形成之初，就拥有异常丰富的气体，还是有某种机制不断替它补充流失的物质？目前TOI-561 b的大气层具体由哪些气体构成，仍然没有定论。研究人员提出的可能性之一，是它拥有以二氧化碳为主的大气层，类似金星的环境，但温度更高。另一种可能则是大气层主要由二氧化硫构成，这种气体也存在于木星的卫星木卫一（Io）的火山活动环境中。

两种情境指向截然不同的行星面貌。一种可能让TOI-561 b呈现出极端高温的金星式世界，另一种则可能使它更接近火山活动剧烈的木卫一。