圖：CoRoT-7 b是一顆距離地球489光年的超級地球行星，其直徑是地球的1.5倍。科學家於2009年發現了它，並發現這顆行星上的火山非常活躍，其表面或許都被岩漿覆蓋。康內爾大學的研究人員表示，他們現在已經研發出合成岩漿，使其能夠在實驗室中創建一個熔岩型外星球。
火山在太陽系中非常普遍，例如地球、月球、火星、金星以及木星的衛星洛，這些行星上都有火山。有些火山仍然十分活躍，有些則已經沉寂了。儘管如此，我們仍然想了解其他恆星系中的行星及衛星上的火山情況。天文學家迄今已經發現了上千顆地外行星，那麼有多少岩石型地外行星上存在火山活動呢？
事實上，一些地外行星或許完全就是一個被熔岩包裹的世界。來自康內爾大學的研究人員表示，他們在實驗室合成了不同類型的岩漿，這一岩漿或許與此類地外行星上的岩漿相同。
創造熔岩外星球
遙遠的地外行星可能存在何種類型的岩漿？研究人員想弄清楚這一問題。在這一想法的驅動下，他們構建了16種可能存在於地外行星上的岩石成分，並對其進行分類，以幫助研究人員辨識可能存在火山活動的行星，或者衛星。文章如此承述到：
這些岩質行星的地表譜系特徵展示了行星自身的演化過程以及內部運行機制。但是，至今沒有獲得含有光譜反射係數的數據集以及各種潛在的火山系地外行星的表面物質。現在，我們首次合成了16種受不同主恆星金屬性質影響的火山系地外行星地表岩石中可能含有的化學成分。
第一作者埃斯特萬.加澤爾評論道：我們結合主恆星的金屬性質數據、熱力學模擬以及實驗數據，合成了潛在地外行星地表中的代表性成分。
合作作者卡爾騰格補充道：美國航天局的韋伯望遠鏡將會探測到此類行星。這將逐步揭開它們在宇宙中的位置。而火山系地外行星地表分類模型則是解碼這些行星成分的有力工具。
行星演化的線索
研究人員的目標之一是藉此發現關於行星演化的新線索，這也是建立分類目錄的原因。加澤爾及其同事正在通過已有的行星成分模型開發新的關於火山活動的行星地表模型。另一位團隊成員Marc-Antoine Fortin表示：作為地球與行星科學家，我們正在努力尋找早期行星演化的線索。在地球上，古老的岩石為我們探究幾十萬年前的地球形態提供了線索。在我們看來，這些布滿熔岩的外星球就像一個時光機，讓我們看到行星不同時期的演化形態。正如我們所知道的，地球曾經也是一個滿是岩漿的行星。
在我們還無法抵達這些遙遠行星的當下，這些模型顯得非常重要。福廷補充道：儘管有生之年，我們無法實地探訪這些地外行星，但是，我們仍然凝視著宇宙中的這些鄰居們，並盡我們所能去理解它們。
通過韋伯望遠鏡描繪這些熔岩系外星球
正如加澤爾所述，當前是研究外行星的獨特時機。新型韋伯望遠鏡將在此期間發揮巨大作用，幫助我們實現以前無法實現的事，即更形象的描繪這些星球的特徵。
此前，通過類比太陽系行星並不能很好的描述地外行星火山物質的化學成分，而現在，我們建立的初期分類目錄成了我們理解它們的有力工具。
論文也論述到：未來，詹姆斯.韋伯望遠鏡以及其他探測器將探測到其他的火山岩漿星球，而這一資料庫將有助於科學家揭示這些現象。
圖：木星的衛星洛事太陽系中火山活動最活躍的物體。2007年2月8日，美國航天局的新視野號探測器抓拍到硫磺火山噴發的場景。
組裝目錄
那麼，加澤爾與他的同事是如何將新目錄組裝在一起的呢？他們通過聚焦潛在岩質行星的地慢成分實現。由於不同的恆星會形成不同的成分，因此，行星的成分也依賴於其公轉的恆星類型。為了了解不同成分的熔點，研究人員運用了熱動力模型。熱動力模型經常用於預測化學與物理的平衡狀態，即同等反作用力實現平衡的狀態。
研究人員在了解清楚不同成分的熔點之後，便在實驗室中合成了岩漿。合成岩漿熔合了不同的行星地幔的成分，經冷卻後，便模擬了這些行星的表層。
之後，研究人員測量了紅外線反射光譜，並將其中的化學成分與克里斯安森效應聯繫起來。這是在近8微米處發現的光譜峰值，與二氧化矽含量和其他主要化學成分有關，其為這些行星的構成成分提供了線索。克里斯安森效應也已被用於研究月球上的太空氣候。
此外，這也將幫助科學家更好地理解地球的形成與演化歷史。福廷說到：我們正在努力弄清楚所有的岩質行星的奧秘，不僅僅是地外行星，也包括我們自己生活的星球。
BY: Paul Scott Andersonand
FY: 秋
如有相關內容侵權，請在作品發布後聯繫作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處