摘要：康奈尔大学的科学家正在建立一个玄武岩光谱库，以研究系外行星的成分并检测潜在的水证据。他们利用 JWST 数据和基于系外行星 LHS 3844b 的模拟，分析了光谱特征以区分不同的岩石类型。他们的发现可以提高人们对系外行星表面和宜居性的理解。

康奈尔大学的科学家正在建立一个玄武岩光谱库，以研究系外行星的成分并检测潜在的水证据。他们利用 JWST 数据和基于系外行星 LHS 3844b 的模拟，分析了光谱特征以区分不同的岩石类型。他们的发现可以提高人们对系外行星表面和宜居性的理解。

在遥远的宇宙中，科学家们正试图通过一块不起眼的石头——玄武岩，来揭开系外行星的秘密。这种灰黑色的火山岩不仅遍布地球、月球和火星，还可能是解读其他星球是否藏有水的关键钥匙。康奈尔大学的研究团队正在借助詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），打造一个“玄武岩光谱图书馆”，希望从中找到系外行星上水的蛛丝马迹。让我们一起走进这场宇宙探秘之旅吧！

玄武岩是什么？简单来说，它是地幔熔化后冷却形成的岩石，就像地球、火星和月球的“皮肤”。康奈尔大学的工程学教授埃斯特班·加泽尔（Esteban Gazel）解释道：“当地球的地幔融化时，玄武岩就诞生了。火星和月球也是如此。”这种岩石就像一本地质日记，记录了行星的过去。

科学家们相信，玄武岩不仅在太阳系很常见，在整个银河系的系外行星上也很普遍。为什么？因为大多数行星的恒星含有铁、镁和硅等元素，这些元素在地幔熔化时会形成玄武岩熔岩。所以，研究玄武岩就像在读一本通用的“宇宙语言”。

为了弄清楚系外行星上有没有玄武岩，以及这些玄武岩能不能告诉我们水的存在，研究团队开始了一项特别的工作：给玄武岩建一个光谱特征库。光谱是什么？简单说，就是岩石反射或辐射的光的“指纹”，有点像给每块石头拍一张“红外身份证”。

研究人员从地球上收集了15块玄武岩样本，用仪器测量它们的发射率（也就是岩石表面释放能量的能力），然后记录下这些特征。这些数据正好能被韦伯望远镜的中红外光谱仪捕捉到。为什么要用红外光？因为它能揭示岩石里藏着的秘密，比如有没有跟水反应过的痕迹。

如果系外行星上有水，玄武岩可能会成为“告密者”。当玄武岩熔岩喷发后冷却成固体时，如果周围有水，它会和水发生反应，生成新的含水矿物，比如角闪石或蛇纹石。这些矿物在红外光谱里会有独特的“信号”，就像在喊：“嘿，这里有水！”

加泽尔说：“通过比较玄武岩光谱的细微差别，我们就能推测一颗行星上是否曾经有流动的水，或者地底下藏着水。”这听起来是不是像在玩宇宙版的“找水游戏”？

要找到这些线索，詹姆斯·韦伯太空望远镜是关键。它漂浮在距离地球约100万英里的太空，能盯着几十甚至几百光年外的星系看上好几个小时。不过，这可不是件轻松活儿——它需要先锁定目标，再花时间分析数据。

研究团队拿了一颗名叫LHS 3844b的超级地球系外行星做测试。这颗行星绕着一颗48光年外的红矮星转，表面可能是岩石的。他们用计算机模拟了15种不同的玄武岩特征，看看韦伯望远镜能“看到”什么。负责模拟的天文学家伊尚·米什拉（Ishan Mishra）说，他们的工具本来是用来研究太阳系里的冰卫星，现在改成了探索系外行星，真是“跨界”大冒险！

不过，找到水的证据没那么简单。研究人员坦言，现在的发现还只是初步的，未来还需要更多观测。以前，科学家研究系外行星的岩石表面时，往往只能找到一种化学物质的线索。但有了韦伯望远镜，他们开始能看到更多成分，比如硅、铝、镁的含量。这些信息能告诉我们，行星上的岩石是在什么条件下形成的。

研究者之一艾米丽·菲尔斯特（Emily First）举了个例子：“地球上海底喷发的玄武岩和夏威夷火山喷出的玄武岩，化学成分有些不一样。即使成分差不多，里面的矿物也可能不同。这些细节都能帮我们拼凑出行星的故事。”

这项研究的目标不是只盯着LHS 3844b，而是为未来几年韦伯望远镜和其他天文台可能发现的系外行星做准备。科学家们希望通过玄武岩的光谱，解开更多宇宙谜题：这些行星上有没有水？它们的地质历史是什么样的？甚至，它们有没有可能孕育生命？

下次你看到一块玄武岩时，不妨想想：这块普通的石头，可能正藏着通往遥远星球的钥匙。而詹姆斯·韦伯太空望远镜，就像一位宇宙侦探，正带着我们一步步揭开这些星际秘密的面纱！

来源：科学论