NASA James Webb 太空望遠鏡首測超級地球 LHS 3844 b 表面熱輻射圖

NASA 的 James Webb 太空望遠鏡已製作出 LHS 3844 b 的詳細熱輻射圖像，這顆岩石超級地球環繞一顆距離約 49 光年的涼 M 矮星運行——這是迄今對任何系外行星表面特徵的最精確描述。太空望遠鏡測量到 LHS 3844 b 以極短週期約 11 小時環繞其宿主恆星運行，這意味著它潮汐鎖定，一個半球永久面向恆星，另一個半球則永處黑暗。Webb 的中紅外儀器 (MIRI) 透過捕捉行星在通過恆星後方的熱輻射，測量兩個半球之間的溫度差異——這項技術稱為二次食光度測量。

日側溫度達約 1,040 K (770°C)，而夜側熱輻射接近零。這極端差異符合無氣體、無大氣層的裸露表面，無顯著大氣層重新分配熱量。結果排除厚碳 dioxide 或氮氣大氣層，否則會緩和溫度差異至可測量程度。光譜數據亦指向玄武岩表面組成——類似地球海洋底部及月球玄武岩海的大片區域的火山岩。這將 LHS 3844 b 歸類為地質熟悉但大氣惡劣的世界類型。

為何表面測繪對系外行星科學重要

確定岩石系外行星是否保有大氣層，自 Webb 於 2021 年 12 月發射以來一直是其核心目標。大氣層調節溫度、促成液態水，並為生命相關化學反應提供前提。在 Webb 之前，任何天文台均無法對個別岩石系外行星進行熱測繪。太空望遠鏡能從宿主恆星背景中分離行星中紅外信號，取決於 MIRI 在 5 至 28 微米範圍的靈敏度——此範圍捕捉行星溫度表面的熱輝光。先前太空天文台無法對 LHS 3844 b 尺寸（約地球半徑 1.

3 倍）的行星達到此解析度。在 LHS 3844 b 上精煉的技術將直接應用於更高優先目標觀測，包括 TRAPPIST-1 系統內的多顆行星，其中數顆位於宿主恆星宜居帶。Webb 已收集 TRAPPIST-1 b 及 TRAPPIST-1 c 的二次食數據，為 LHS 3844 b 開發的分析框架為研究人員解讀這些結果提供參考點。為了解 Webb 如何持續重塑太陽系外行星科學，太空望遠鏡亦探測土星大氣動力學，展示儀器跨不同行星環境的範圍。

研究結論依賴熱相位曲線的模型解釋，無大氣層的存在無法絕對確定。稀薄低壓大氣層若不足以顯著重新分配熱量，可能模擬裸岩特徵。未來多波長觀測及凌星期間的透射光譜學嘗試——行星穿越恆星前方時——可進一步限制或修訂當前圖像。如 LHS 3844 等 M 矮星以高紫外線及 X 射線耀斑活動聞名，可在地質時標上侵蝕行星大氣層。LHS 3844 b 是否曾擁有後被剝離的大氣層，或從未形成，仍是當前數據集無法解答的開放問題。

LHS 3844 b 的熱測繪結果將發表於同行評審文獻，並預計引導目標選擇及觀測策略，Webb 在其剩餘運作壽命中處理附近岩石世界目錄。