根据一项近日发表在《科学》杂志上的新研究,天文学家发现了一颗奇怪的超级地球,而从理论上来讲,它不应该存在。下面我们就来看看这具体是怎么回事。

在天猫座方向,距离我们大约116光年的位置上,有一颗被称为“LHS 1903”的恒星,这颗恒星比太阳小得多,其半径和质量分别约为太阳的0.538和0.539倍,是一颗红矮星。

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“LHS 1903”并不是孤独的,它其实拥有4颗行星(为方便描述,下文分别用行星b、c、d 和e表示)。

在研究工作中,天文学家利用TESS(凌日系外行星巡天卫星)和 CHEOPS(系外行星特性探测卫星)测量出了这些行星的半径和质量,并据此计算出了它们的密度。

结果表明,运行在最里面的行星b,其密度约为6.82克/立方厘米,是一颗岩石行星,运行在其外侧的行星c和d的密度要低得多,分别约为2.91克/立方厘米和2.09克/立方厘米,它们都是迷你海王星,而运行在最外侧的行星e,其密度则约为6.1克/立方厘米,又是一颗岩石行星。

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观测数据表明,行星e的质量和半径分别约为地球的5.79倍和1.73倍,是一颗超级地球(即比地球大得多的岩石行星)。实际上,让天文学家感到奇怪的,正是这颗行星。为什么呢?因为它违背了恒星及其行星系统的演化理论。

简单来讲,在恒星及其行星系统的演化过程中,行星是形成于围绕原始恒星旋转的原行星盘之内的,由于靠近恒星的区域温度高、辐射和恒星风也很强,气体物质很容易被吹散,因此这里只能形成主要由岩石和金属组成、密度较高的岩石行星。

而在远离恒星的外侧区域,环境更冷,气体和挥发性物质冻结后形成的冰更容易保留下来,行星胚胎一旦达到一定质量,就能迅速吸积大量气体,最终形成体积大、密度低、拥有厚重大气层的气态行星或冰巨星。

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然而在“LHS 1903”的行星系统中,行星e却位于最外侧,并且其内侧还存在着两颗密度低得多的迷你海王星,按理来讲,它至少也应该是迷你海王星,甚至是气态行星。然而实际情况却是,它是一颗超级地球,这就显得很奇怪了。

对于这种现象,天文学家首先想到的就是行星迁移,也就是说,行星e原本位于更内侧,后来却因为某种原因迁移到现在的位置上了,然而观测数据却表明,“LHS 1903”的行星系统并不存在行星迁移导致的轨道混乱或共振结构等迹象,所以这种观点就被否定了。

那有没有一种可能,行星e以前拥有大量的气体,只是恒星的辐射和恒星风把它的大气给剥掉了?答案也是否定的,因为这颗行星离恒星最远,如果它的大气都能被剥光,那离恒星更近的行星c和d怎么反而“活”得好好的?这显然很不合理。

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另一种推测是,行星e可能是一个“后来者”,它在原行星盘的气体几乎被“清空”之后才开始形成,结果只能利用残余的岩石和金属缓慢生长,最终形成了一颗岩石行星。

然而如果真是这样的话,行星e的个头就不应该像现在这么大,因为运行在最里面的行星b也是一颗超级地球,其质量和半径分别约为地球的3.28倍和1.38倍,而行星e的质量和半径则分别约为地球的5.79倍和1.73倍,相比之下,它实在太大了。

也就是说,从理论上来讲,行星e这颗超级地球是不应该存在的,但事实却并非如此。就目前的情况来看,相关的研究仍在进行之中,天文学家正在致力于揭开其中的奥秘。

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值得一提的是,根据天文学家的测算,行星e正好位于其主恒星的宜居带之中,而这也就意味着,这颗星球的表面有可能存在大量的液态水,进而具备了孕育生命的可能。

参考资料:Gas-depleted planet formation occurred in the four-planet system around the red dwarf LHS 1903,Science 12 Feb 2026,DOI: 10.1126/science.adl2348