首次！这颗岩石行星很是奇怪，与我们已知的行星完全不同

岩石行星，前所未见的奇怪

这是艺术家对奇怪的岩石系外行星的插图，或来自在白矮星周围破碎的岩石行星的碎片。 一项针对 23 颗白矮星的新研究表明，其中许多岩石行星的组成比我们太阳系中的任何行星都更奇怪。图片来自NOIRLab/ NSF/ AURA/ J. da Silva/ W. M. Keck天文台。

系外行星——围绕其他恒星运行的世界——似乎散布在我们的银河系中。天文学家预计它们的数量有数十亿。这些世界中有很大一部分是由岩石构成，例如我们太阳系中的地球或火星。 但它们相似吗？来自 NOIRLab 和加州州立大学弗雷斯诺分校的研究人员在2021年11月2日宣布，有许多奇怪的岩石系外行星，与我们太阳系中发现的任何行星都不相同。

研究人员分析了这些行星解体后“污染”了主恒星大气的元素残骸——被称为白矮星的进化恒星。同行评审期刊《自然通讯》于11月2日发表了有趣的结果。

白矮星提供研究线索

由 Keith Putirka 和 Siyi Xu带领的研究人员通过研究距离地球650光年范围内的23颗白矮星得出了这一发现。白矮星是剩余烧毁核心，来自曾经很像我们所身处太阳系的恒星。任何行星都可能早已不复存在，但剩余的碎片会污染白矮星的大气层。

科学家们可以通过分析白矮星的大气来了解曾经围绕恒星运行的前行星。 他们寻找任何通常不会作为白矮星自然部分存在的外来元素（氢和氦）。 这些元素可能包括钙、硅、镁和铁。 通过测量不同元素的丰度，科学家们可以弄清楚它们最初来源于矿物和岩石的组成。

该图展现的是艺术家对我们银河系中一些不同的岩石系外行星的概念。如今天文学家认为其中一些世界比我们太阳系中的任何一个都陌生。

科学家们使用位于夏威夷莫纳凯亚的W. M. Keck 天文台的高分辨率阶梯光谱仪 (HIRES)、哈勃太空望远镜 (HST) 和其他天文台进行了详细观察。 正如徐所说：“将keck的HIRES仪器的高灵敏度与哈勃的宇宙起源光谱仪相结合，是测量附着在受污染白矮星上的系外行星物质化学成分的最佳方法。”

具有多种成分的怪异岩石行星

令人惊讶的是，研究人员发现白矮星中的污染碎片具有比预期更为广泛的成分。这意味着碎片来自的原始行星由多种岩石类型组成，并且它们的组成比我们太阳系中的岩石行星更加多样化。其中一些行星的组成可能与地球相似，但其他行星则更加不同寻常。迄今为止我们已经发现的元素包括了钙、硅、镁和铁。

如文章里所述：“受污染的白矮星揭示了我们太阳附近的行星多样性比目前所知的还要大，因此在我们所处的太阳系中没有直接对应的独特的行星吸积和分化路径。”

令人难以置信的是，一些矿物是如此不寻常，以至于研究人员不得不为它们想出新的名字。 “石英辉石”和“方镁石”就是两个典型例子。正如徐所说：“虽然一些曾经绕着受污染的白矮星运行的系外行星看起来与地球相似，但大多数的岩石类型对我们的太阳系来说都是陌生的，它们在太阳系中没有直接的相关对应。”

加州州立大学弗雷斯诺分校的 Keith Putirka 是这项新研究的主要作者，该研究确定了具有未知成分的古前岩石系外行星的证据。 图片来自加州州立大学弗雷斯诺分校。

曾经围绕恒星运行的行星碎片提供了关于这些世界是什么样子的宝贵线索。正如普蒂尔卡所补充的：“我们从白矮星数据中看到的一些岩石类型会比地球上的岩石溶解于更多的水，并有可能影响海洋的发育方式。一些岩石类型可能会在更低的温度下熔化并产生比地球岩石更厚的地壳，并且一些岩石类型存在更脆弱的可能，这将有助于板块构造的发展。”

曾经的研究

这并不是科学家第一次在白矮星的大气层中发现行星的证据，研究人员在之前就已经发现了钙、铝、锂、钾和钠等元素。正如研究人员所指出的，这些都是次要元素，它们只占地球岩石成分的一小部分。然而，要了解一颗前行星实际上是由什么组成的，科学家们需要检查地球岩石中最丰富的硅等主要元素。

先前对白矮星中元素的研究显示了行星上存在大陆地壳的证据。然而，就这些新的白矮星而言，研究人员认为这些元素起源于行星内部更深处的地幔，他们暂时还没有找到有关大陆地壳的证据。

该图为艺术家描绘的白矮星天狼星B与地球相比的大小。以前岩石行星的元素残留在白矮星的大气层中。白矮星是曾经活跃的恒星（例如我们的太阳）剩余被烧毁的核心。图片来自 ESA/NASA。

根据普蒂尔卡的说法：“我们相信，即使如果地壳岩石存在，我们也无法观测到它。这可能是因为与其他行星组成部分（如地核和地幔）的质量相比，它所占的比例太小而导致无法测量。”

地球的独特性

全新的结果令人兴奋，这将帮助科学家了解岩石行星是如何形成和演化的。他们还将帮助回答有关地球为何以其方式进化以及是什么使其独特的问题。正如文章所述：“系外行星研究还迫使我们面对仍未解决的问题，即为什么地球与其紧靠的行星邻居如此不同，以及这种差别是典型的还是不可避免的。”

概要：天文学家说，他们有新的证据证明奇怪的岩石系外行星与我们太阳系中的任何行星都不相同。他们的发现是基于对进行白矮星的化学分析，如今早已消失的行星的剩余碎片“污染”了恒星的大气层。

BY: Paul Scott Anderson

FY: 茗

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