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最新研究顯示，距離地球約 41 光年的超地球系外行星 55 Cancri e（又稱 55 Cnc e）可能擁有一層與其熔融內部緊密耦合的富氫大氣層，這一成果來自詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）的最新觀測數據。相關論文已于 2026 年 6 月提交至《Nature Astronomy》，為科學界理解“熔巖行星”這一新興類系外行星的形成與演化提供了重要線索。
55 Cancri e 是一顆半徑約為地球 1.88 倍、質量約為地球 8 倍的超地球行星，圍繞一顆類似太陽的恒星運行。這顆行星與母星潮汐鎖定，僅需約 0.7 天就完成一次公轉，其運行軌道極為緊湊，遠遠近于水星繞太陽的 88 天軌道周期。科學家普遍認為，這樣的軌道距離足以讓行星表面被高溫“烤熔”，在日照側形成大面積熔巖洋。
研究團隊利用 JWST 觀測了 55 Cancri e 的 5 次“次掩食”（secondary eclipse），即行星從恒星前方移至恒星背后、在觀測視線中暫時消失的過程。通過分析行星前后亮度及光譜的變化，科研人員將數據與既有的系外行星形成與演化模型進行比對，這類模型預期熔巖行星的大氣中應含有較高比例的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO?）。
最新觀測結果表明，55 Cancri e 的大氣成分很可能以大量一氧化碳為主，輔以較少的二氧化碳，以及相當豐富的氫元素。研究人員還發現，5 次掩食事件之間的差異可能與火山逸氣過程有關，或源自由逸氣形成的云層。這些云層可以在短時間內為表面降溫，隨后又被新的逸氣所驅散，呈現出動態變化的大氣結構。
論文指出：“巖石行星的次生大氣由其內部組成及隨后發生的逸氣過程決定，因此大氣成分與其內部的氧化還原狀態直接相關。”55 Cancri e 大氣偏向富氫模型并呈現明顯的溫度反轉結構，意味著其內部氧逸度相對較低，更符合來自“還原態熔融巖漿洋”逸氣形成大氣的情景。簡單而言，在這顆行星的內部化學環境中，氫相對氧更為占優，從而塑造了其富氫大氣特征。
所謂“熔巖行星”，是指表面存在大面積熔融巖漿的系外行星，這一類天體在過去十多年間逐步進入研究熱點。55 Cancri e 于 2004 年被確認，此后陸續發現的同類行星包括 K2-141 b、L 98-59 d、TOI-561 b、HD 63433 d 和 CoRoT-7 b 等，它們的公轉周期分別約為 6.7 小時、7.5 天、10.5 小時、4.2 天和 20.4 小時。與 55 Cancri e 類似，這些熔巖行星均與其母星潮汐鎖定、軌道距離極近，導致表面溫度極端高昂。其中，L 98-59 d 很可能像木星衛星伊娥（Io）一樣，整個表面被熔巖洋覆蓋，而 55 Cancri e 則主要在朝向恒星的一側呈現熔融態。
在太陽系內，伊娥的劇烈火山活動主要源于木星強大的引力拉伸和壓縮衛星，從而產生潮汐加熱。相比之下，目前已知的熔巖系外行星，包括 55 Cancri e 在內，其火山和熔巖活動主要由恒星輻射帶來的高溫驅動，而非潮汐效應本身。由于這些行星被潮汐鎖定，恒星一側始終面向高強度輻射，成為持續熔融的“熾熱半球”，而背向一側則可能相對較冷，形成極端的晝夜溫差。
研究團隊認為，對 55 Cancri e 這類熔巖行星的深入觀測，不僅有助于理解極端環境下行星內部與大氣之間的化學耦合過程，也為未來探索其他巖質系外行星是否擁有大氣、以及大氣如何演化提供重要參考。隨著 JWST 及后續更先進天文觀測設備持續投入使用，科學家有望在未來數年和數十年中，進一步揭示熔巖行星群體的多樣性及其形成歷史。正如文章結尾所言，這正是科學探索的意義所在——持續觀測、持續提問，并不斷從極端世界中尋找關于行星與生命的更多答案。
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