200光年外的岩漿世界！直徑達地球1.79倍，最大的超級地球

由姿勢分子knowledge 發表于手機遊戲
2023-01-08

簡介但是，儘管天文學家發現了半徑位於地球和海王星之間的系外行星，卻只是稍微縮小了這個空缺，而不是完全填補

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在太陽系中，八大行星可以分為兩類——氣體行星和岩石行星。氣體行星中半徑最小的是海王星，約為24764公里；岩石行星中最大的是地球，半徑6378公里，二者相差了約3。86倍。

看起來，比海王星大的都是氣體行星，比地球小的都是岩石行星。但是，地球和海王星的半徑之間還有一個巨大的空缺，那麼位於二者之間的行星屬於哪一類行星呢？

隨著天文學家發現了系外行星，答案似乎越來越清晰。果然，即便是在太陽系之外，巨大的行星也都是以氫和氦元素為主，小一點的行星都有固體表面。

但是，儘管天文學家發現了半徑位於地球和海王星之間的系外行星，卻只是稍微縮小了這個空缺，而不是完全填補。前幾天我們剛剛介紹過，系外行星的半徑普遍小於地球的1。4倍，或者大於地球的2。5倍，在此之間的系外行星非常少。尤其是在靠近恆星的位置，1。8倍地球半徑的系外行星發現得更少，這個現象被稱為“半徑峽谷”。

天文學家們提出了一些理論來解釋這個現象，其中一個比較主流：如果系外行星達到一定尺寸（以2。5倍地球半徑為例）後，其質量也足夠大，能夠束縛大量的大氣；如果系外行星的巖體不夠大（以1。4倍地球半徑為例），哪怕它曾經有濃厚的大氣層，使其半徑足夠大（比如達到了地球半徑的1。8倍），但大氣還是會被吹散，以至於半徑還是以巖體為主。

所以，只有我們的運氣足夠好，才能發現相對比較小的行星，還沒來得及失去全部的大氣。按照上面的理論，半徑介於地球1。4~2。5倍之間的行星，巖體應該和地球差不多，並且擁有一個以氫和氦為主的非常濃厚的大氣層。

最近，天文學家還真的發現了一顆半徑處在該範圍內的系外行星。按理說他們應該解答了許多問題，實際上恰恰相反，這顆行星顯得更詭異了。

這顆系外行星名叫TOI-1075b，距離地球大約200光年。它是由美國宇航局的凌星系外行星巡天（TESS）衛星發現的，也就是說，當它執行到宿主恆星和地球之間的時候，會短暫地降低宿主恆星的亮度天文學家就是這樣發現它的。再透過其他方面的觀測，就可以確認它的存在了。

凌星法有一個好處，那就是根據恆星亮度的規則變化，就可以確定系外行星的公轉週期。不僅如此，根據恆星亮度變化的幅度，天文學家還能夠判斷系外行星的半徑。

結果表明，TOI-1075b的公轉週期僅有14。5個小時，也就是說這裡的一年比地球的一天還短！毫無疑問，它和宿主恆星之間的距離非常近。而且，它的半徑大約是地球的1。72倍，恰好落在半徑峽谷內。

長期研究超級地球的麻省理工學院天文學家Zahra Essack注意到了這顆行星的特殊之處，對它非常感興趣，於是展開了進一步的研究。她首先要了解的，就是TOI-1075b的質量，這對我們瞭解它的本質來說至關重要。

測量系外行星的質量並不是很困難，其利用的原理就是萬有引力定律。行星和恆星之間有引力的相互作用，看起來行星是繞著恆星公轉，但恆星也會被行星的引力拖曳，發生輕微的抖動。這種抖動很輕微，透過直接觀測是很難獲得的，而是需要利用恆星的光譜變化來計算。

我們知道，引力和質量的平方成反比。所以，得到恆星的抖動幅度之外，再對比行星的軌道，就可以知道兩顆天體的質量比。接下來，只要知道恆星的質量就可以了。

TOI-1075屬於一顆橙矮星，質量是太陽的60%。計算下來，TOI-1075b的質量就是地球的9。95倍。並且Essack等人的進一步觀測更新的行星的半徑，大約是地球的1。791倍。

有了行星的半徑和質量，就可以計算它的密度了。令人驚訝的是，它的密度達到了每立方厘米9。32克。毫無疑問，這個密度遠遠超過了木星（每立方厘米1。33克）這樣的氣體行星，可以確定它是岩石行星。不僅如此，它的密度比太陽系密度最大的地球（每立方厘米5。51克）還高得多！

按照以往的理論，這顆行星應該像氣體行星一樣有比較濃厚的氫氦大氣層。但這顆行星距離宿主恆星太近，氣體很容易被吹散，所以應該沒有這樣的大氣層。注意，我們說的是沒有濃厚的氫氦大氣層，不是說它完全沒有大氣層。實際上，它的表面很可能是一個非常詭異的世界。

研究人員認為，由於距離宿主恆星太近，TOI-1075b的表面應該極其炎熱，以至於裸露在地表的岩石都已經融化。換句話說，這顆行星的表面可能流動著岩漿的海洋！並且在高溫的作用下，岩漿甚至也會有一部分蒸發到空中，因此它應該有一個大氣層，只不過氣體的成分取決於行星岩石的組成物質，所以很有可能是矽酸鹽和富含金屬的恐怖大氣層。

也有一種比較小的可能性，它仍然保留著含有氫氣、氦氣以及二氧化碳的大氣，不過這部分大氣非常薄。