银河系里,许多恒星旁边都有超级地球跟随,它们是比地球重几倍、紧贴恒星轨道运行的岩石行星。
但偏偏在我们的太阳系里,却没有一颗超级地球。
这个困惑了天文学家几十年的谜题,最近有了一个出人意料的解释:它不是从未存在,而是在太阳诞生初期就被太阳吞掉了。
土耳其爱琴海大学的穆特鲁·耶尔德兹团队,2026年9月10日在《皇家天文学会月刊》上发表了这项研究。
他们提出,太阳刚诞生的数百万年内,可能吞没了一颗超级地球。
这颗行星的残骸至今仍埋在太阳内部,它在太阳内部留下了独特的化学印记。
太阳的三处古怪
天文学家有一门叫做日震学的技术,它能像做彩超一样测出太阳内部的声速变化、外层对流区的深度,以及各层的元素含量。
但几十年来,用标准恒星演化模型算出来的结果,总跟实际测量的数据对不上:对流区深度比预测的深,对流区底下的声速和理论值有稳定偏差,最离谱的是太阳表面的锂元素,含量只有太阳系原始水平的百分之一左右。
这些偏差说大不大,但几十年来,没人能同时把三处偏差都解释清楚。
像什么调整内部湍流参数、修正物质不透明度假设以及更换气体状态方程什么的。
每种方法只能修补其中一两处,并不能同时解释。
大胆的猜想
如果太阳年轻时吞过一颗行星呢?
恒星刚形成时,周围裹着一圈气体和尘埃组成的原行星盘,盘里的温度从靠近太阳的内侧向外围逐渐降低:铁、硅、镁这些耐高温的重元素(岩石的主要成分)会最先凝聚成固体颗粒,它们一步步碰撞长大,最终聚合成星子;而氢、氦以及容易气化的轻元素,大部分还留在气体里,不会参与行星的固体部分。
这样一来,成型的行星本质上就是一团高度浓缩的重元素石块,而盘里剩下的气体与重元素的比例会比原始星云更低,因为行星形成的过程,相当于把盘里的重元素筛了出来,集中到了行星身上。
如果一颗已经成型的超级地球因为轨道演化,一头撞进还处在幼年的太阳,那么它携带的重元素就会沉到太阳深处,从而形成一层薄薄的富集层。
(幼年太阳的对流区比现在厚得多,而致密的岩石行星密度远大于太阳表层的等离子体,它不会停在对流区里被搅散,而是会像石块沉进水底一样,一路下沉到对流区的底部才逐渐溶解,这样一来,行星带来的重元素几乎全部沉积在对流区下方的辐射层顶部,形成一个局部的重元素富集层,所以它只会影响深层的声速和结构,不会浮到表面改变表层成分。)
等行星沉底、重元素都沉积在深层之后,太阳再慢慢吸积原行星盘里剩下的那些贫金属气体。
这些气体本身重元素少,又更轻,只会铺在太阳的最外层,刚好把表层的重元素比例稀释到我们今天观测到的数值。
一深一浅两次物质添加,分工明确:沉在底部的行星残骸修正了内部的声速偏差和对流区深度,铺在表面的贫金属气体校准了表层的元素丰度。
两者配合,这就同时补上了标准太阳模型的三处偏差。
模拟验证
带着这套物理逻辑,研究团队用专业的恒星演化模拟软件,测试了不同质量、不同沉降深度的行星模型,再和太阳的实测数据逐项比对。
最终表现最好的模型显示,与观测最吻合的情况是太阳吞噬了一颗约5.6倍地球质量的超级地球,再加上对流区底部的浅层湍流混合作用,在所有靠谱的模型里,最优解的行星质量都落在5到10倍地球质量之间,结合锂元素的约束,最精准的区间是4.6到5.8倍地球质量。
这颗行星没有在太阳的外层对流区就化掉,而是一路沉到了对流区的底部,在那里堆积成一层富含重元素的薄层,这层物质改变了附近的密度和结构,刚好把原来声速的偏差给抹平了,对流区的深度也和观测值完全对上。
至于锂元素,一方面这颗行星本身锂含量极低,另一方面对流区底部的微弱混合刚好能把表面的锂慢慢送到更深的高温区销毁,最终太阳表面的锂丰度就落到了实测水平。
疑问
说到这里,大家可能会有疑问:行星靠近太阳,不会被潮汐力撕碎吗?
研究团队专门算了计算,一颗致密的岩石行星,或者气态行星被剥掉大气后剩下的岩石核心,这个核心的大小刚好在潮汐解体的安全线以内,不会在到达太阳表面之前就崩碎。
在钻进太阳对流区之后,越往深处压力越大,行星反而会被压缩得更小,气动阻力和高温烧蚀造成的质量损失微乎其微。
计算表明,它完全可以完整地沉到对流区底部,再慢慢溶解在那里。
这个假说之所以让天文学家觉得可能,是因为用一个解释就能同时回答了两个难题:太阳系为什么没有超级地球,以及太阳模型为什么总有偏差,它还暗示着,吞噬行星可能不是特例,而是恒星成长路上普遍发生的事。
研究团队给这颗假想中的行星起名为Dev Dilek,土耳其语里是“伟大的愿望”的意思。
当然,目前这还只是基于模型的推论。
研究团队接下来打算从更高精度的日震数据里,寻找这层远古沉积层的直接特征。
46亿年过去了,那场远古的“吞噬事件”早已平息,但答案或许就藏在我们每天仰望的这颗恒星深处。
下一步,他们打算从更高精度的日震数据中,寻找这层远古沉积层的更直接证据。
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