近期,行星科學領域迎來兩項重大發現,不僅擴展了我們對遙遠星系的認知,也加深了對太陽系鄰居的了解。科學家們先是在195光年外發現了兩顆與地球極為相似的岩石行星,隨後更透過地震數據,首次證實火星擁有一顆固態的內核。這些成果為理解行星的形成、演化及磁場歷史提供了關鍵線索。
195光年外的「超級地球」
由日內瓦大學學者梅麗莎·霍布森(Melissa Hobson)領導的國際研究團隊,透過美國太空總署(NASA)的「凌日系外行星巡天衛星」(TESS)望遠鏡,在距離地球195光年處的恆星系統中,發現了兩顆新的系外行星。該發現最初由TESS於2018年發射後鎖定為候選目標,後續經由「穩定光譜觀測與岩石系外行星階梯光柵攝譜儀」(ESPRESSO)的精密觀測得到證實。
ESPRESSO是一套功能強大的儀器,能夠精確測量恆星運動中的微小擺動,從而準確推斷行星的質量與軌道。研究報告指出,這兩顆行星的軌道週期均比地球短得多。
其中,內側行星被命名為TOI-2322 b,其大小與地球相當,質量預估小於地球的2.03倍。然而,它的公轉週期僅11.3天,表面溫度高達攝氏330度,環境極為炎熱。外側的行星TOI-2322 c則更大、更重,其半徑約為地球的1.87倍,質量更是地球的18倍。儘管質量巨大,數據顯示TOI-2322 c的內部結構與地球相似,極可能同樣擁有地核、地函與地殼的分層結構,使其成為已知具有類地結構的行星中,體積最大且質量最高的之一。
洞察號揭秘:火星擁有固態心臟
與此同時,對火星的探測也取得了歷史性進展。透過分析「洞察號」(InSight)火星探測器採集的地震數據,科學家們首次掌握了火星擁有固態內核的直接證據。這項發現對於理解火星的地質化學狀態、熱演化歷史以及早已消失的全球磁場至關重要。
過去的地球物理觀測已證實火星核心至少部分為液態,但是否存在固態內核一直懸而未決。本次研究團隊透過分析火星地震波,成功辨識出兩種關鍵的地震波相:一種是穿透內核深處的PKKP波,另一種則是在內外核邊界反射的PKiKP波。這兩種波的信號,明確指向了固態內核的存在。
根據數據反演,火星的固態內核半徑約為613公里(誤差範圍±67公里)。分析結果表明,當地震波穿過內外核邊界時,其傳播速度有約30%的顯著躍升。此特性暗示火星內核中富集了某些與液態外核成分不同的輕元素,這些元素是核心在結晶過程中分離出來的。這項發現不僅為我們理解火星的演化提供了一個重要基準,也為探討行星發電機效應(dynamo generation)以及磁場的生成與衰亡機制,提供了寶貴的見解。