如何让一颗行星长出大气层？41光年外，系外行星熔岩露了一手

在银河系中，有至少1000亿颗恒星。考虑到其中大多数都有行星，甚至不止一颗行星，银河系内的行星数量应该相当惊人。

这些行星中，有的有大气层，有的没有。但是，没有哪颗行星像GJ 1132 b这么奇葩。它不仅有大气层，而且还有一个二次大气层——在第一个大气层完全消失后，又重新“长”出一个新的大气层。

GJ 1132 b最早在2015年被发现，并且受到了科学家们的热烈关注，因为它是一颗超级地球。据观测，GJ 1132 b的半径是地球的1.16倍，质量约为地球的1.66倍。不仅如此，它和我们的距离仅有41光年，相对来说并不远，这给我们提供了一个绝佳的观测对象。

不过，这颗超级地球和我们的行星还是有很大的不同的。科学家指出，GJ 1132 b非常靠近自己的宿主恒星，以至于仅仅用1.6天的时间就能够完成一次公转。尽管它的宿主恒星是一颗红矮星，比太阳小得多也冷得多，但这个距离也足以将它炙烤得像炼狱一样。根据计算，它接收的恒星辐射量相当于地球的19倍，这使得它的表面温度高达257℃，十分恐怖。

研究人员甚至推测：GJ 1132 b可能已经被宿主恒星“剥了一层皮”，和最初的模样相比面目全非。据估计，在距今50亿年前刚刚形成的时候，它是一颗所谓的迷你海王星，也就是比海王星略小的最小型气体行星，拥有着浓厚的氢气大气层。但是由于温度太高，辐射太强，这个极厚的大气层在几亿年的时间里被剥离，只留下了光秃秃的岩石核心。

不过，接下来的观测，让科学家们大吃一惊。在利用位于智利的MPG/ESO望远镜对它进行凌日观测时，他们发现了诡异的情况。

通过光谱对观测数据进行分析时，科学家们发现了明显的吸收光谱，这意味着GJ 1132 b是有自己的大气层的，进一步的观测也印证了这个想法。而且，根据光谱可以确定，它的大气层中氢元素含量似乎非常多，这也非常符合迷你海王星的典型特征。

这一下子就引起了科学家们的关注，这颗曾经失去了大气层的行星，竟然又重新“生长出”了大气层，着实令人感到意外和好奇。于是，他们利用哈勃太空望远镜对其进行了观测。这一观测，更加惊人的结果出现了。

根据哈勃的观测，GJ 1132 b的大气层不仅仅有氢气那么简单，还掺杂着氰化氢、甲烷以及氨气，同时还有大量的碳氢化合物构成的雾气充斥在大气中。

而且，它的大气层也并不是非常稀薄的一层，根据研究人员的分析，它的地表大气压甚至和地球差不多。考虑到它目前仍然随时都有大量的大气逃逸到太空中，这个大气压也是非常惊人了。

现象是观测到了，原因呢？GJ 1132 b为何能够重新建立起大气层呢？

NASA喷气推进实验室的天文学家Raissa Estrela通过计算机建模的方式进行了分析，发现了可能的结果。模拟表明：在GJ 1132 b刚刚形成的时候，滚烫的岩浆在它的表面到处横流。在这个过程中，大气层中有大量的氢气溶解在了岩浆之中。

如今，GJ 1132 b的表面已经在漫长的岁月里冷却了下来，凝聚成了固态。然而在这个固态表面以下，仍然有大量的岩浆在滚动，这个温度既来自于行星核心处的热量，也与恒星的引力作用有着重要的关联。正是由于这些岩浆十分活跃，最终甚至冲破地壳喷射出来，以火山喷发的形式来到地表。

于是，数十亿年前溶解在岩浆中的氢气得以释放，包括其他气体和元素也一同喷涌而出，构成了新的大气层。尽管新的大气层也难逃逃逸的命运，但由于有大量的火山喷发不断补充，因此整体的大气压力依然非常可观。

这样的研究，解释了宇宙中为何有那么多迷你海王星存在。更重要的是，它甚至告诉我们：像地球、金星或者火星这样的岩石行星，也未必是一开始就以这样的形式诞生的，它们可能刚刚出生时也是迷你海王星，然后经历了类似于GJ 1132 b的过程，变成了岩石行星。

当然，这不意味着我们太阳系的岩石行星就是这样形成的，毕竟它们的大气中并没有那么多氢气。但是，宇宙中还有无数的岩石行星，如果满足特定的条件，我们就可以推测它们是从迷你海王星演化来的。

本次研究的主要作者，同样来自于喷气推进实验室的天文学家Mark Swain说：“有多少岩石行星出生时并不是岩石属性的？要知道，其中有一部分可能是作为亚海王星的形态形成的，结果在一种原始大气遭遇光蒸发的机制下变成了岩石行星的。这样的过程通常会在行星的形成早期上演，因为那个时候恒星也更热。

“随后恒星逐渐冷却，而行星依然坚守在那里。于是，你就会看到这个机制了：最初的1亿年里行星大气会被蒸干，一直到尘埃落定的那一天。但是，如果你还能够再生大气层，那么就可以一直拥有它了。”

说起来也有趣，研究人员仅仅通过对GJ 1132 b有限的大气成分研究，最终得到的竟然是地表以下行星内部结构的了解。这意味着，我们未来也有可能利用类似的研究，获得系外行星的更多信息。这对于目前无法实现星际旅行的我们来说，具有非常重要的意义。尤其在下一代望远镜服役后，更有助于我们了解这些系外行星。

英国剑桥大学的天文学家Paul Rimmer也表示：“这第二个大气层，是从行星的表面和内部形成的，这也是我们对另一颗星球的地质结构进行了解的机会。我们仍然需要做很多的工作，才能更好地了解它，但能够发现这个机会的确是意义非凡。”