崩解中的系外行星「吐露內情」：天文學家首次窺探其內部構成

天文學家首次確定了一顆遙遠行星的內部構成。正在崩解的系外行星，就像圖中所繪的這顆，會將其「內臟」以一條長長的、類似彗星尾巴的形態瀉入太空。

撰文：Lisa Grossman 釋出時間：2025年1月16日上午10:00

美國馬裡蘭州國家港訊息——天文學家首次直接窺探了一顆系外行星的內部。

一顆距離地球約800光年的系外行星正將其內部物質瀉入太空。天文學家本週在美國天文學會的一次會議上報告稱，利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的最新觀測，他們得以「解讀」這顆行星的「內臟」。

未參與這項新研究的巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的天文學家Mercedez López-Morales表示：「如果這是真的，那真是超級酷。第一次可以直接研究系外行星的內部是由什麼構成的，太令人興奮了。」

這顆名為K2 22b的行星大小與海王星相當，於2015年被發現。它距離其母星極近，只需9小時就能完成一次公轉。它本身太小難以直接被探測到，但它會週期性地噴射出不透明的塵埃雲，形成一條類似彗星尾巴的形態，遮擋母星不到1%的光線。

天文學家很快意識到，這些塵埃很可能是來自行星內部冷卻的巖漿。這條行星「內臟」形成的軌跡為弄清楚系外行星地幔的化學成分提供了獨一無二的機會。

研究合著者、賓夕法尼亞州立大學的Jason Wright表示，即使是瞭解地球的地幔，都具有挑戰性。「當大自然賜予你這樣一份禮物時，你必須抓住它。」

2024年4月，Wright及其同事利用JWST靈敏的中紅外光譜儀對K2 22b進行了觀測。塵埃中不同的礦物質會發射出特定波長的光線，這使得研究團隊得以弄清楚這顆行星的構成。

塵埃似乎並非純鐵，若行星只是一個沒有地幔或地殼包裹的裸核，科學家們原本預期看到的會是純鐵。天文學家Nick Tusay在1月14日的會議演講中表示：「可以這麼說，骨頭上還有些肉。」

Tusay稱，但塵埃中有些物質發射出的光線很難與任何特定材料聯絡起來。研究人員首先檢查這些塵埃顆粒是否是氧化鎂和一氧化矽，這些是地幔物質中預期會有的成分。但這些礦物質與資料並不匹配。

Tusay表示，令人驚訝的是，這些塵埃看起來最像是汽化冰中的一氧化氮和二氧化碳。「如果這是真的，那我們看到的就是一個正在崩解的雪球。」他說。對於一顆距離母星如此之近的行星來說，這很難解釋。「這太奇怪、太出乎意料了。」他已申請更多JWST的觀測時間以深入研究。他和他的團隊也已在1月14日提交至arXiv.org的一篇論文中報告了研究結果。

López-Morales也認為需要更多觀測來確認這顆行星的成分。她說：「這只是非常初步的研究，很有前景，肯定需要更多資料。」觀測其他已知正在崩解的少數系外行星也會很有趣。

一顆新發現的正在崩解的行星可能是最好的研究起點。麻省理工學院的天文學家Marc Hon在1月15日的會議上報告稱，10月利用基於太空的苔絲（TESS）望遠鏡發現的一顆行星正在噴射出一片巨大的塵埃雲，它圍繞母星延伸了半圈，形成一個長達900萬公里的馬蹄形。這是迄今為止發現的距離地球最近的正在崩解的行星，因此在JWST的資料中，它的內部物質將會更清晰。

Tusay表示：「我們已經證明可以透過K2 22b做到這一點。這一顆會更好研究。」