撰文：保罗.萨特                   2023年10月19日

这张图显示了一种可能的情况，这颗名为55 Cancri e的高温岩石系外行星的宽度，几乎是地球的两倍。美国宇航局斯皮策太空望远镜的最新数据显示，这颗行星的温度波动非常剧烈。（图片：美国宇航局/喷气推进实验室加州理工学院）

近二十年来，有史以来第一批发现的超级地球天文学家，发现了奇怪的信号，科学家们可能终于找到了原因。

一项新的研究表明，这个地狱般的世界上的火山，会周期性地打开并喷出热气，形成大气层，但大气层会燃烧殆尽，使整个星球再次秃顶。测试这一理论，将涉及在这颗奇怪的系外行星上训练詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）。

这颗名为55 Cancri e的行星，距离地球约40光年，是一个岩石世界，其质量大约是我们星球的八倍，于2004年被发现。

这颗行星离母恒星如此之近，距离不到地球和太阳距离的2%，以至于它在17小时内完成了一个完整的轨道旋转。这在该星球上造成了一些相当极端的情况，这些情况无法解释。

正如《天体物理杂志快报》9月份接受的一篇论文所指出的，也许这颗行星最令人困惑的方面是其凌日信号的性质。这是当55 Cancri e穿过其母恒星表面，形成微小日食时从地球上可见的光，也是当行星从其恒星后面经过时可见的光。

有时，当55 Cancri e从其恒星后面经过时，行星本身没有可见光，而其他时候，行星会发出强烈的可见光信号。在红外光中，总有一个信号，尽管这个信号的强度各不相同。

斯皮策太空望远镜对红外光的观测表明，该行星白天的温度远高于4400华氏度（2427摄氏度），而夜晚的温度更低，但仍然是地狱般的，约为2060华氏度（1127摄氏度。

在这项新的研究中，作者们假设，这颗行星与恒星的距离导致其排气，这意味着巨大的火山和热喷口打开，向大气中喷出热的富碳元素。但由于酷热，这颗行星无法长时间保持在大气层中，这种气体最终被吹走，使该星球裸露在外，直到再次开始放气。

与大多数行星不同，Cancri e 55的大气层是不稳定的。放气过程试图使大气膨胀，而来自恒星的极端辐射和太阳风将其吹走。但这两个过程并不平衡，导致该星球有时有大气层，有时没有。

研究人员认为，行星大气中的这种不平衡，可以解释奇怪的凌日信号。当行星处于无大气层的“光头”阶段时，没有可见光来自行星的大气层，因为没有可见光，但行星炽热的表面仍然会发出红外光。当大气膨胀时，可见光和来自表面的所有辐射都会出现在凌日信号中。

虽然这只是一个假设，但JWST提供了一种测试方法。通过测量行星大气层的压力和温度，科学家可以确定该星球的大气层是否总是存在。