碳行星:存在大量钻石的富碳星球

天文自然2023-05-20 19:41:41

碳行星:存在大量钻石的富碳星球

碳行星是一种理论中的星球,它们最大的特点就是星球中碳元素要多于氧元素。比如我们的地球地壳中,包含了很多种不同的矿物质,这其中氧元素是最丰富的元素,地球地壳中大约有一半的物质质量都是氧元素,所以地球这样的类地行星也可以称作是“氧行星”。

在太阳系中,类似于地球这样的岩石行星,通常较低的碳氧比。比如地球、火星和金星的碳氧摩尔比(简称碳氧比)大约为0.55。

但是在2020年的时候,天文学家对太阳系周围的249颗恒星进行的调查显示,大约有12%的恒星碳氧比高于0.65,这些恒星系中如果存在系外行星的话,那么它们很有可能会形成所谓的碳行星。

这其中最有可能的是碳行星是巨蟹座55e(55 Cancri e),因为这个系外行星的主恒星的碳氧比高达0.78,非常适合形成碳行星。

巨蟹座55e(55 Cancri e)是一个最有可能存在的碳行星
巨蟹座55e(55 Cancri e)是一个最有可能存在的碳行星

不过大家不要误会碳行星上就是以碳元素为主的,其实碳元素主要集中在行星地壳之中。而在行星核处,这里可能和地球是比较类似的,它们也可能拥有一颗富含铁元素的核心,周围是熔融状态的碳化硅和碳化钛地幔物质,在地壳下面,还可能有一层由石墨组成的地层,如果压力足够大的话,还可能会形成几千米厚的钻石层。

当碳行星上发生火山喷发的时候,内部的钻石可能会被带到地面上,形成钻石山和碳化硅山脉。

碳行星内部结构图,它可能拥有一个钻石层
碳行星内部结构图,它可能拥有一个钻石层

而在碳行星的表面上,则会富含冷冻状态或液态的碳氢化合物,比如焦油或者甲烷以及一氧化碳和二氧化碳组成的大气层。

但是和类地行星不一样的地方在于,在碳行星上,可能会没有水的存在。这是因为水无法在碳行星上形成,当彗星或者是小行星将任何氧元素输送到碳行星上的时候,这些氧元素都会和碳发生反应,从而使得氧分子无法和氢元素形成水。

温度较低的碳行星表面上也可能有类似于地球的各种地质特征,但是这些湖泊海洋中的流淌的并非是水,而是石油
温度较低的碳行星表面上也可能有类似于地球的各种地质特征,但是这些湖泊海洋中的流淌的并非是水,而是石油

虽然没有水,但是在碳行星上依然可能会有天气循环系统、河流、湖泊甚至是海洋。这一切的前提是如果碳行星的表面温度不高于77℃(350K)的话,一些长链碳氢化合物会能够存在于星球表面上,它们类似于石油,这些石油能够能够蒸发形成气体,在高空冷凝成液体降落到地面上,从而形成河流、湖泊和海洋。

当然,因为缺少水的存在,碳行星上不太有可能存在我们所熟知的生命形态。

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