太空观察50光年地质学韦伯望远镜正准备研究岩石世界

　　想象一下，如果地球离太阳越来越近。如此接近以至于一整年只持续几个小时。如此之近，以至于重力将一个半球锁定在永久灼热的日光中，另一个半球锁定在无尽的黑暗中。距离如此之近，以至于海洋沸腾，岩石开始融化，云层下起熔岩。
　　虽然在我们自己的太阳系中不存在这样的行星，但在银河系中，像这样岩石状、大致地球大小、极热且靠近恒星的行星并不罕见。
　　这些行星的表面和大气层到底是什么样的？NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜即将提供一些答案。
　　美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）的镜段排列整齐，科学仪器正在校准，距离全面运行只有几周的时间。今年夏天首次观测结果公布后不久，韦伯的深入科学研究将开始。
　　计划在第一年进行的调查包括对两颗因其大小和岩石组成而被归类为超级地球的炽热系外行星的研究：熔岩覆盖的55坎克里e和无空气的LHS3844b。研究人员将对韦伯的高精度光谱仪进行培训，以了解银河系行星的地质多样性，还有像地球这样的岩石行星的演化。
　　超级热超级地球55Cancrie
　　55巨蟹座距离其类太阳恒星（水星与太阳距离的二十五分之一）的轨道距离不到150万英里，在不到18小时的时间内完成一圈。由于地表温度远高于典型岩石形成矿物的熔点，地球的白天被认为被熔岩海洋所覆盖。
　　在离恒星如此近的轨道上运行的行星被认为是潮汐锁定的，一边始终面向恒星。因此，行星上最热的点应该是最直接面向恒星的点，并且白天产生的热量不会随时间发生太大变化。
　　但事实似乎并非如此。美国宇航局斯皮策太空望远镜对55颗巨蟹座的观测表明，最热的区域偏离了最直接面向恒星的部分，而从白天探测到的总热量确实有所不同。
　　55号巨蟹座的大气层厚吗？
　　对这些观测结果的一种解释是，这颗行星有一个动态的大气层，可以将热量四处移动。南加州NASA喷气推进实验室的胡仁宇（RenyuHu）解释道：55坎克里e可能有一个以氧或氮为主的厚大气层。胡仁宇领导的团队将使用韦伯的近红外相机（NIRCam）和中红外仪器（MIRI）捕捉行星白天的热发射光谱。胡补充道：如果它有大气层，〔韦伯〕有足够的灵敏度和波长范围来探测它，并确定它是由什么组成的。。
　　还是坎克里55号晚上在下熔岩雨？
　　然而，另一个有趣的可能性是55号巨蟹座没有潮汐锁定。相反，它可能像水星一样，每两个轨道旋转三次（称为3：2共振）。因此，这颗行星将有一个昼夜循环。
　　斯德哥尔摩大学的研究人员亚历克西斯布兰德克（AlexisBrandeker）解释说：这可以解释为什么地球最热的部分发生了变化。。就像在地球上一样，地表需要时间加热。一天中最热的时间是下午，而不是中午。
　　Brandeker的团队计划使用NIRCam来测试这一假设，以测量55颗巨蟹座在四个不同轨道上发光一侧发出的热量。如果这颗行星有3：2的共振，他们将对每个半球进行两次观察，应该能够检测到两半球之间的任何差异。
　　在这种情况下，表面会在白天加热、融化，甚至蒸发，形成韦伯可以探测到的非常薄的大气。到了晚上，蒸汽会冷却并凝结，形成熔岩液滴，这些熔岩液滴会降落到地表，随着夜幕降临，再次变为固体。
　　稍冷的超级地球LHS3844b
　　虽然55Cancrie将提供对熔岩覆盖世界的奇特地质的洞察，但LHS3844b为分析系外行星表面的固体岩石提供了一个独特的机会。
　　与55坎克里e一样，LHS3844b的轨道非常接近其恒星，在11小时内完成一圈。然而，由于其恒星相对较小且较冷，该行星的温度不足以使其表面熔化。此外，斯皮策望远镜的观测表明，这颗行星不太可能有大量的大气层。
　　LHS3844b的表面由什么制成？
　　虽然我们无法用Webb直接成像LHS3844b的表面，但由于缺少模糊的大气，因此可以用光谱学研究表面。
　　马克斯普朗克天文研究所的劳拉克雷德伯格解释说：事实证明，不同类型的岩石具有不同的光谱。你可以用眼睛看到花岗岩的颜色比玄武岩浅。岩石发出的红外光也有类似的差别。
　　Kreidberg的团队将使用MIRI捕捉LHS3844b白天一侧的热发射光谱，然后将其与已知岩石（如玄武岩和花岗岩）的光谱进行比较，以确定其成分。如果这颗行星是火山活动的，光谱也可能显示出微量火山气体的存在。
　　这些观测的重要性远远超出了银河系5000多颗已确认系外行星中的两颗。Kreidberg说：它们将为我们提供有关类地行星的全新视角，帮助我们了解早期地球在像今天这样炎热的时候可能是什么样子。。
　　这些对55个Cancrie和LHS3844b的观测将作为Webb第1周期一般观察员计划的一部分进行。《普通观察者》节目是使用双重匿名审查系统进行竞争性选择的，该系统与哈勃望远镜上的时间分配系统相同。
　　詹姆斯韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是由NASA及其合作伙伴ESA（欧洲航天局）和加拿大航天局领导的一个国际项目。