比地球大，但比海王星小的系外行星为啥少？

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翻译：陈玮菁

校对：牧夫校对组

编排：胡暖暖

后台：库特莉亚芙卡 李子琦 胡永葳 董腾晨

原文链接：https://www.space.com/mini-neptune-exoplanet-transform-super-earth

艺术家所绘的迷你海王星TOI 560.01，位于103光年之外的长蛇座。这颗系外行星因受到其母星的大量辐射，可能会变成由岩石构成的超级地球。(图片来源:Adam Makarenko(Keck Observatory)

新的研究表明，恒星辐射正在剥离比海王星稍小的系外行星（即迷你海王星）的大气，留下它们的岩石内核，把它们变得更接近地球了。

20世纪90年代，天文学家证实了太阳系外行星的存在，系外行星是现代天文学最吸引人的课题之一。NASA的开普勒太空望远镜和凌日系外行星巡天卫星(TESS)等已经观测了天空，寻找附近周期性亮度下降的恒星。这种周期性闪烁表明恒星的某颗行星在越过这颗恒星的表面时，暂时挡住了它的光线。

现在，天文学家已经研究了数千个系外行星的特征，他们对行星有了更好的了解。天文学家标记他们发现的一个有用方法是，将这些行星与我们熟悉的太阳系行星进行比较。现有的系外行星类别包括“超级地球”和“迷你海王星”。

两项新的研究指出了行星演化的特殊可能性，这是系外行星研究背后的关键推动因素之一。

天文学家发现的一些系外行星是像火星这样的小型岩态行星，而其他的则是像土星和木星这样的大型气态行星。但研究人员也发现了一些在太阳系中没有的行星，例如大小介于地球和海王星之间的系外行星，其直径大约是地球的3.9倍。

根据这项新研究，这些迷你海王星可能正在剥离它们最外层的外壳，缩水成超级地球。这种不稳定性和转变可能解释了为什么介于地球和海王星大小之间的系外行星相对较少被探测到。

“介于地球和海王星大小之间的系外行星将有足够的大气使其半径膨胀，接收更多的恒星辐射,从而使质量快速损失,”迈克尔·张（Michael Zhang）是这两项研究的第一作者，同时也是帕萨迪纳市加州理工学院（California Institute of Technology）的研究生，他在2月3日一份描述这些文件的声明中说。“但是大气层很薄，所以大气很快就会消失。这就是为什么那些行星的大小不会长期介于地球和海王星之间。”

一幅外行星系统TOI 270的插图，这并不是Michael Zhang和他的同事们研究的主题。然而这张照片描绘了一颗由超级地球(最里面的行星)和两个迷你海王星(最外面的蓝色行星)围绕的恒星。(图片来源:NASA’s Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger)

根据张的研究，这一过程直到现在才被发现。但一直以来天文学家一直怀疑小型迷你海王星的大气层正在蒸发。

研究人员使用哈勃太空望远镜和夏威夷的凯克天文台（W.M. Keck Observatory）观测了四个迷你海王星。他们注意到，其中两个研究对象，即距离地球73光年的HD 63433c和距离地球103光年的TOI 560.01的大气层中有快速移动的气体。

“气体的快速移动是大气正在逃逸的证据，”张说。“在TOI 560.01附近观测到的氦以每秒20公里(12.4英里)的速度移动，而HD 63433c附近的氢以每秒50公里(31.1英里)的速度移动。”

“这些迷你海王星的重力不够强，无法留住如此快速移动的气体，”张说。“行星周围气体外流的程度也表明，它们正在逃离大气层；TOI 560.01周围的气体至少是这颗行星半径的3.5倍，HD 63433c周围的至少是这颗行星半径的12倍。”

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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1969 年 11 月 24 日，阿波罗 12 号宇航员从月球返回时拍摄的新月形地球。