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鄰近的超級地球—巨蟹座55e可能是顆鑽石行星

耶魯大學天文學家Nikku Madhusudhan等人表示:他們發現一顆直徑約為地球兩倍的岩質行星,可能是顆鑽石行星。這是天文學家首度發現基本化學組成和地球不同的岩質行星,這顆行星可能覆滿所謂石墨,在石墨之下則是很厚的一層鑽石,而非一般岩質行星常見的水和花崗岩。

這顆鑽石行星編號為巨蟹座55e(55 Cancri e),直徑約為地球的2倍,質量則約為地球的8倍,故被歸類為所謂的「超級地球(super-Earth)」。它是在巨蟹座55星旁發現的第4顆行星;而巨蟹座55星本身距離地球僅約40光年,以天文尺度而言,就像是在太陽系的後院一樣近,以肉眼就可見到其光點。

巨蟹座55e以超高速繞著它的母恆星跑,環繞其母星一周僅需18小時,相較於地球繞太陽一圈需要365天而言,簡直就是火箭和蝸牛的強烈對比。由於這顆行星距離其母恆星非常近,因此表面相當酷熱,溫度高達攝氏2150度,完全不適合居住。

這顆行星是在去年首度經由凌日的方式偵測到;利用凌日法,天文學家得以精確測量這顆行星的半徑。這個新獲得的訊息,再與最近所估算出的質量加以結合之後,可讓Madhusudhan等人經由電腦模擬方式,推測出有哪些化學組成符合他們所觀測到的特徵。

天文學家先前曾報告過巨蟹座55星的碳元素含量比氧還多,Madhusudhan等人確定這顆行星精確的碳、碳化矽(silicon carbide,即俗稱的金剛砂)和幾乎可忽略的水冰含量,這些組成成分都是可在行星形成階段形成的元素或分子。

而先前天文學家也曾認為:如果巨蟹座55e的化學組成與地球類似的話,那麼應會含有大量過熱水(super-heated water);但Madhusudhan等人的最新研究卻顯示這顆行星完全不含水,卻是有著大量的碳,而且是以石墨和鑽石型式出現的碳,此外還有鐵、碳化矽,另外或許還有少量的矽酸鹽類;其中,這顆行星總質量的1/3以上(約相當於3倍地球質量)可能都是鑽石,與地球內部富含氧、但極度缺乏碳的情形迥異;地球內部的碳含量,不到地球質量的1/1000。Madhusudhan等人之後將繼續追蹤觀測並研究巨蟹座55e的大氣層以及其母恆星的化學組成,落實有關這顆行星化學組成的發現。

確認這顆是富碳的超級地球後,意味著遙遠的岩質行星們的化學組成、內部結構、大氣層或生物等不再弒必得與地球類似。這項發現同時為地球級系外行星的地球化學與地球物理研究領域開啟一扇新窗,因為含碳豐富的狀況必定會影響這些行星的熱能演化和板塊構造,例如行星上的火山作用、地震活動和造山運動等都可能會有所不同。

恆星本身是很單純,只要給定恆星質量和年齡,就可以得出恆星的基本結構和歷史。可是行星就複雜的多了,這顆富含鑽石的超級地球可能只是這類發現的其中一個範例,未來天文學家們必定會在鄰近其他恆星周圍發現更多特別的行星。

資料來源:Nearby super-Earth likely a diamond planet. Yale News [October 11, 2012]

轉載自 網路天文館

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