一项新的研究对TOI-270 d的化学性质进行了建模，发现其可能是一个被厚重、炽热的大气层覆盖的巨大岩石行星。TOI-270 d距离地球仅73光年，可能成为理解一整类新行星的“罗塞塔石”。
由西南研究所主导的研究对TOI-270 d的化学性质进行了建模，发现其可能是一个被厚重、炽热的大气层覆盖的巨大岩石行星。TOI-270 d距离地球仅73光年，可能成为理解一整类新行星的“罗塞塔石”。
系外行星是在我们太阳系之外围绕恒星运行的行星。类海王星是指介于我们太阳系最大的岩石行星地球和最小的气态巨行星海王星之间的行星。
“类海王星的性质是系外行星科学中最热门的主题之一，”西南研究所的克里斯托弗·格莱恩博士说，他是《天体物理学杂志》一篇接受发表的论文的第一作者。“这些类海王星是银河系中最丰富的行星尺寸范围，但是我们的太阳系中没有它们。它们很奇特。温带类海王星甚至更具吸引力，因为其中一些可能是适宜居住的。”
科学家们提出，位于可居住区内的类海王星系外行星，液态水可以存在于行星表面，可能是具有薄氢丰富大气层的巨大海洋世界。被称为“氢海洋”（Hycean）世界。例如，K2-18 b被认为是一个氢海洋世界。然而，最近从TOI-270 d获得的詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST）数据表明，基于被厚重、炽热大气层覆盖的巨大（超级地球）岩石内部的简单模型能够更好地解释这些数据。
“可居住世界的探索仍在继续！由比约恩·贝内克及其团队收集的TOI-270 d的JWST数据具有革命性，”格莱恩说。“我对他们从这样一个小型系外行星的大气中提取出的细节水平感到震惊，这为我们提供了一个学习完全外星行星故事的绝佳机会。通过检测到二氧化碳、甲烷和水等分子，我们可以开始进行一些地球化学研究，以了解这个不寻常世界的形成过程。”
美国航天局的JWST探测到了气体，表明温度超过1000华氏度——比金星的表面还要热。新的地球化学模型描绘了在这些温度下气体如何经历平衡过程，然后被抬升到JWST能够探测到的高度。
“虽然发现TOI-270 d不太可能是宜居的，这有点令人失望，但这个行星仍然提供了一个探索行星起源和演变的替代路径的绝佳机会，”格莱恩说。“我们正在更多地了解自然所创造的行星的奇特配置。”
科学家们一直对温带类海王星大气中缺乏氨感到困惑。之前的模型认为，在富含氢气的厚重、炽热大气中应当产生氨。这项新工作提供了一个综合的观点，解释了氨是如何通过行星过程的组合而被耗尽的，包括高温下氮气的生成以及氨在行星表面融化岩石的超热海洋中的溶解。格莱恩的团队还发现，该行星本身可能氮含量较低，因为形成行星的固体建材，如球粒陨石，通常氮含量也较低。
“我在行星科学和生物学之间看到了许多相似之处，”格莱恩说。“一组核心构建块和相互作用的规则导致了多样形式的爆发。我们开始看到一些来自JWST的组成特征中出现这样的多样性。”
这项研究表明，系外行星地球化学现在达到了与我们自己太阳系内所取得的复杂水平相当的阶段。针对太阳系开发的地球化学工具现在可以应用于系外行星的大气。 这些研究为大气温度、可能的岩浆海洋以及行星大气的起源提供了新的见解。
“我们希望通过多种方式解决这个问题，描绘出系外行星内部运作和历史的更完整的画面，”格莱恩说。“上次我查看时，我们已经发现了5800多个确认的系外行星。TOI-270 d只是其中之一。看看下一个系外行星将为我们带来什么，将会非常有趣。”
