在我們太陽系邊緣以外發(fā)現(xiàn)的最極端的行星中，有熔巖行星：熾熱的熾熱世界環(huán)繞其主恒星如此之近，以至于某些地區(qū)可能是熔融熔巖海洋。根據(jù)麥吉爾大學，約克大學和印度科學教育學院的科學家的說法，至少一顆這樣的系外行星的大氣和天氣周期更加奇怪，其特征是巖石的蒸發(fā)和沉淀，超音速風速超過5000公里/小時，以及100公里深的巖漿海洋。

在《皇家天文學會月刊》上發(fā)表的一項研究中，科學家們使用計算機模擬來預測K2-141b的狀況，K2-141b是地球大小的系外行星，表面，海洋和大氣均由相同的成分組成：巖石。根據(jù)他們的分析預測，極端天氣會隨時間永久改變K2-141b的表面和大氣。

主要研究人員Giang Nguyen博士說：“這項研究是第一個對K2-141b上的天氣狀況做出預測的方法，這種預測可以通過數(shù)百個光年的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等下一代望遠鏡進行探測。” 。約克大學的學生，在麥吉爾大學教授尼古拉斯·科萬(Nicolas Cowan)的指導下進行了這項研究。

三分之二的系外行星面臨無盡的日光

在分析系外行星的照明模式時，研究小組發(fā)現(xiàn)，約有三分之二的K2-141b面臨著永恒的日光，而不是我們習慣于在地球上照亮的半球。K2-141b屬于巖石行星的一個子集，其軌道非常靠近恒星。這種鄰近關系將系外行星的重力保持在適當?shù)奈恢?，這意味著同一側始終面向恒星。

夜晚的寒冷溫度低于-200攝氏度。系外行星的白天溫度約為3000攝氏度，溫度很高，不僅可以融化巖石，還可以使巖石蒸發(fā)，最終在某些區(qū)域形成稀薄的大氣層。麥吉爾大學地球與行星科學系教授尼古拉斯·科萬(Nicolas Cowan)表示：“我們的發(fā)現(xiàn)可能意味著大氣層延伸至巖漿海洋的邊緣以外，從而更容易用太空望遠鏡進行觀測。”

就像地球的水循環(huán)一樣，只有巖石

顯著地，由極熱產(chǎn)生的巖石蒸氣氣氛經(jīng)歷了沉淀。就像地球上的水循環(huán)一樣，水會蒸發(fā)，上升到大氣中，凝結并隨著雨水而回落，K2-141b上的鈉，一氧化硅和二氧化硅也是如此。在地球上，雨水流回海洋，在海洋中又將蒸發(fā)，并且水循環(huán)不斷重復。在K2-141b上，由蒸發(fā)的巖石形成的礦物蒸氣被超音速風吹到寒冷的夜晚，而巖石又“下雨”回到巖漿海洋。產(chǎn)生的電流流回系外行星的高溫天，在那里巖石再次蒸發(fā)。

科學家們說，K2-141b上的循環(huán)仍然不如地球上的循環(huán)穩(wěn)定。巖漿海洋到白晝的回流很慢，因此，他們預測礦物成分會隨著時間而變化，最終會改變K2-141b的表面和大氣。

地球與行星科學系的科恩教授說：“包括地球在內的所有巖石行星都是從熔化的世界開始的，然后迅速冷卻并凝固。在行星演化的這個階段，熔巖行星讓我們難得一見。”

科學家們說，下一步將是測試這些預測是否正確。該小組現(xiàn)在從斯皮策太空望遠鏡獲得了數(shù)據(jù)，這應該使他們對系外行星的白天和夜晚溫度有一個初步的了解。隨著詹姆斯·韋伯(James Webb)太空望遠鏡于2021年發(fā)射升空，他們還將能夠驗證大氣層的行為是否符合預期。