想象一下，如果地球离太阳更近。如此接近，以至于一整年只持续几个小时。如此接近，以至于重力将一个半球锁定在永久灼热的日光下，将另一个半球锁定在无尽的黑暗中。如此之近，以至于海洋沸腾，岩石开始融化，云层下着熔岩。
虽然我们自己的太阳系中不存在这种行星，但像这样的行星——岩石状的、大致的地球大小的、极其热的、靠近恒星的行星——在银河系中并不罕见。
这些行星的表面和大气层到底是什么样子的？美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜即将提供一些答案。
美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜的镜面部分精美对齐，科学仪器正在校准，距离全面运行只有几周的时间了。在今年夏天首次观测结果被揭示后不久，韦伯的深入科学将开始。
计划第一年的调查包括对两颗因其大小和岩石成分而被归类为“超级地球”的热系外行星的研究：熔岩覆盖的55 Cancri e和无气的LHS 3844 b。研究人员将在这些行星上训练韦伯的高精度光谱仪，以了解整个银河系行星的地质多样性，以及像地球这样的岩石行星的演化。
超级热门超级地球55 Cancri e
55 Cancri e的轨道距离其类太阳恒星不到150万英里（水星和太阳之间距离的二十五分之一），在不到18小时内完成了一个电路。由于表面温度远高于典型岩石形成矿物的熔点，地球的日侧被认为被熔岩海洋覆盖。
假设绕着这颗恒星运行的行星是潮汐锁定的，一边始终面向恒星。因此，地球上最热的地方应该是最直接面对恒星的地方，来自白天的热量不应该随着时间的推移而变化很大。
但情况似乎并非如此。美国宇航局斯皮策太空望远镜对55 Cancri e的观测表明，最热的区域与最直接面对恒星的部分相抵消，而白天检测到的总热量确实有所不同。
55 Cancri e有浓厚的氛围吗？
这些观测的一个解释是，这颗行星有一个动态大气层，可以移动热量。南加州美国宇航局喷气推进实验室的Hu仁宇解释说：“55 Cancri e可能有一个以氧气或氮为主的厚大气层。”他领导着一个团队，该团队将使用Webb的近红外相机（NIRCam）和中红外仪器（MIRI）来捕获行星日侧的热发射光谱。Hu补充说：“如果它有大气层，[Webb]具有灵敏度和波长范围来检测它并确定它是由什么组成的。”
还是在55 Cancri e的晚上下雨的熔岩？
然而，另一个有趣的可能性是，55 Cancri e没有被潮汐锁定。相反，它可能像水星一样，每两个轨道旋转三次（所谓的3:2共振）。因此，这个星球将有一个昼夜循环。
斯德哥尔摩大学的研究人员Alexis Brandeker领导着另一个研究地球的团队，他解释说：“这可以解释为什么地球上最热的部分会发生变化。”“就像在地球上一样，表面升温需要时间。一天中最热的时间是下午，而不是中午。”
Brandeker的团队计划使用NIRCam测试这一假设，以测量Cancri e在四个不同轨道上55个亮侧发出的热量。如果行星有3:2的共振，他们将观察每个半球两次，并且应该能够检测到半球之间的任何差异。
在这种情况下，表面会在白天加热、融化甚至蒸发，形成韦伯可以检测到的非常薄的大气层。晚上，蒸汽会冷却和凝结，形成熔岩飞沫，这些熔岩飞沫会雨回水面，随着夜幕降临，熔岩再次变固。
将岩石系外行星LHS 3844 b和55 Cancri e与地球和海王星进行比较的插图。55 Cancri e和LHS 3844 b在大小和质量上都介于地球和海王星之间，但在组成方面更相似。这些行星按半径增加的顺序从左到右排列。
有点酷的超级地球 LHS 3844 b
虽然55 Cancri e将深入了解熔岩覆盖的世界的外来地质，但LHS 3844 b为分析系外行星表面的固体岩石提供了一个独特的机会。
与55 Cancri e一样，LHS 3844 b的轨道非常接近恒星，在11小时内完成一次旋转。然而，由于它的恒星相对较小和凉爽，这颗行星不够热，无法融化表面。此外，斯皮策的观测表明，这颗行星不太可能有大量的大气层。
LHS 3844 b的表面是由什么制成的？
虽然我们无法直接用Webb成像LHS 3844 b的表面，但由于缺乏模糊的大气层，可以用光谱研究表面。
马克斯·普朗克天文学研究所的劳拉·克雷德伯格解释说：“事实证明，不同类型的岩石有不同的光谱。”“你可以用眼睛看到花岗岩的颜色比玄武岩浅。岩石发出的红外线也有类似的差异。”
Kreidberg的团队将使用MIRI捕获LHS 3844 b日侧的热发射光谱，并将其与玄武岩和花岗岩等已知岩石的光谱进行比较，以确定其成分。如果该行星具有火山活动，光谱也可能显示微量的火山气体。
这些观测的重要性远远超出了银河系5000多颗已确认的系外行星中的两颗。Kreidberg说：“它们将为我们提供关于类地行星的奇妙的新视角，帮助我们了解早期地球在像今天这样炎热时会是什么样子。”
55 Cancri e和LHS 3844 b的这些观察将作为Webb第1周期一般观察员计划的一部分进行。一般观察家计划是使用双匿名审查系统竞争性选择的，该系统与用于在哈勃上分配时间的系统相同。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦伯将解开我们太阳系的奥秘，超越其他恒星周围的遥远世界，并探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。
