在距離地球280光年的宇宙深處,一顆名為TOI-561 b的行星正以“叛逆”姿態顛覆人類對系外行星的認知。這顆被天文學家稱為“熔巖行星”的天體,不僅在極端高溫環境中保留了濃密大氣,更通過獨特的物質循環機制維持著動態平衡,其發現成果發表于《天體物理學雜志快報》,引發學界對行星演化理論的重新審視。
TOI-561 b的生存環境堪稱“地獄級”:它以11小時的超短周期繞母恒星公轉,距離僅為水星與太陽間距的四十分之一,被潮汐鎖定的一面永遠承受著恒星炙烤。根據傳統模型預測,其表面溫度應高達2700攝氏度,足以將巖石氣化,大氣層更會被恒星風徹底剝離。然而詹姆斯·韋伯太空望遠鏡2024年5月通過37小時持續觀測發現,該行星向陽面實際溫度僅1800攝氏度,較預期低了近千度。
卡內基科學研究所團隊通過排除法鎖定關鍵因素——大氣層。研究顯示,其大氣富含揮發性物質,通過三重機制實現降溫:大氣環流將熱量從向陽面輸送至背陰面;水蒸氣吸收地表紅外輻射減少熱量逃逸;可能存在的硅酸鹽云層反射恒星光線。這種“組合拳”式降溫使行星在極端環境中維持穩定狀態。
更令科學家困惑的是其大氣存續之謎。按標準理論,超短周期行星的大氣應在數百萬年內逃逸殆盡,但TOI-561 b卻通過“巖漿-大氣循環”形成動態平衡:巖漿海洋持續釋放氣體補充逃逸的大氣,同時大氣成分又溶解回巖漿層,配合其1.9倍地球質量的強引力,使大氣逃逸速度顯著降低。這種“一邊漏氣一邊充氣”的機制,如同宇宙級的呼吸系統。
行星的低密度特征則指向其特殊起源。其母恒星是年齡達太陽兩倍的貧金屬古老恒星,位于銀河系厚盤區——宇宙早期恒星誕生地。重元素匱乏的環境導致TOI-561 b鐵核較小、硅酸鹽地幔密度偏低,同時積累了更多揮發性物質,為大氣與巖漿海洋的穩定提供了物質基礎。這種“先天不足”反而成就了其獨特的生存方式。
此次突破得益于韋伯望遠鏡采用的次星面光譜技術。該技術通過分析行星運行至恒星背后時的亮度變化收集數據,原本僅適用于TRAPPIST-1等溫和行星系統,此次在極端環境中仍獲得高信噪比數據,為系外行星大氣研究開辟了新路徑。天文學家計劃將該技術應用于更多超短周期行星觀測,以驗證TOI-561 b是特例還是新類型天體的代表。
這項發現迫使學界重新思考行星宜居性標準。若連遭受恒星強烈輻射的行星都能保留大氣,那么環境溫和的巖質行星存在大氣的概率將大幅提高。宇宙中可能隱藏著更多通過自我調節機制維持生存的“叛逆者”,它們的存在暗示著生命存在的可能性遠超當前認知。正如研究團隊所言:“宇宙總在極端環境中孕育驚喜,每一次觀測都是對既有理論的挑戰。”











