因距離母星非常近、導致地表溫度極高而覆蓋著熔岩海洋的行星,銀河系中並不少見,NASA 近日宣布韋伯太空望遠鏡升空後首年觀測目標將包含 2 顆超級地球,其中一顆便是表面被岩漿覆蓋的巨蟹座 55e。
升空後 5 個月,NASA 詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡(Webb)鏡面已完美對齊,科學儀器陸續校準完畢,距離全面運行僅剩數週時間,待今年夏天公布首次觀測結果後,韋伯望遠鏡便將展開深入科學觀測任務,任務目標包含調查宇宙微波背景輻射、尋找大爆炸後宇宙第一批恆星和星系的光、分析系外行星詳細大氣特徵等。
太陽系之外,有許多行星的面貌超乎我們想像,比如根據目前已知數據,巨蟹座 55e(55 Cancri e)是顆直徑幾乎為地球 2 倍的岩石行星,距離母恆星僅 0.015 個天文單位(比水星與太陽距離還短),公轉週期僅 18 小時,這種極度靠近母星的軌道使該行星向陽面溫度高達 2,400℃,也使科學家認為這顆行星向陽面被熔岩海洋覆蓋。
但根據過去史匹哲太空望遠鏡對巨蟹座 55e 的觀測,行星最熱區域其實偏離直接面向恆星,且向陽面探測到的總熱量有所浮動,一種解釋認為該行星具有動態大氣層以四處轉移熱量,另一種解釋則認為 55 Cancri e 事實上未被潮汐鎖定,反而與水星一樣具有共振軌道故擁有晝夜循環,地表升溫需要時間,也因此行星最熱區域並非正對恆星處,就像地球一天當中最熱之際不是中午,而是下午。
▲ 韋伯望遠鏡即將調查系外行星巨蟹座 55e 與 LHS 3844 b,與地球及海王星比較。
可惜受技術限制,過去望遠鏡難以進一步分析行星大氣層,遑論深入探討地質特徵,而韋伯望遠鏡的高精度光譜儀將解決這些問題,包括系外行星大氣層由哪些成分組成、哪些行星被潮汐鎖定等,使用近紅外相機(NIRCam)、中紅外成像-光譜儀(MIRI)觀測,將有助於確定巨蟹座 55e 是否具大氣層;若有,主要成分是氧氣、氮氣或其他?
除了巨蟹座 55e,韋伯望遠鏡另一個觀測目標為 LHS 3844 b,後者軌道同樣非常靠近母恆星,公轉週期約 11 小時,但 LHS 3844 b 相對較小且較冷,因此表面不至於熔化。此外,史匹哲望遠鏡觀測表明該行星不太可能含大量大氣,因此韋伯望遠鏡將以光譜儀研究 LHS 3844 b 表面確定成分,由於不同類型的岩石具有不同光譜,就像我們可以用眼睛判斷花崗岩顏色比玄武岩淺,不同岩石發出的紅外光也有差異。