太陽系外的另類行星

◆本刊綜合

移民火星的小目標還沒有實現(xiàn)，科學家就把目光瞄準了更遠的太空。前陣子，他們一次性發(fā)現(xiàn)了太陽系外的44顆行星，并描述了它們的各種細節(jié)。

太陽系外的行星即系外行星圍繞著像太陽一樣的恒星旋轉，但距離我們十分遙遠。早在1917年，科學家就注意到了第一顆系外行星。20世紀90年代之后的20年里，新發(fā)現(xiàn)的系外行星呈井噴之勢，它們中的大部分成員是科學家借助美國國家航空航天局(NASA)的開普勒太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)的。許多系外行星以這架太空望遠鏡命名。

系外行星的成分和運行軌道多種多樣。有些巨大的氣態(tài)行星讓太陽系內(nèi)最大的行星——木星都相形見絀，有些行星是與地球類似的多巖行星，有些行星上的冰冷巖石幾乎感受不到恒星發(fā)出的光的溫暖……它們中的一些奇特行星，我們一起來了解一下。

最恐怖：奧里西斯

行星奧西里斯（埃及神話中冥王的名字）擁有眾多“第一”的紀錄，比如第一顆被發(fā)現(xiàn)且首次通過多種方法發(fā)現(xiàn)的氣態(tài)巨行星、第一顆被發(fā)現(xiàn)有大氣層且大氣中有氫氣的行星，等等。

這顆行星繞行的恒星距離地球150光年，位于飛馬座。它的軌道半徑約700萬千米，公轉周期只有3.5天，它表面的溫度極高，像被燒焦了一樣，上空的大氣正以驚人的速度蒸發(fā)。

奧里西斯很可能是一顆氣態(tài)行星完全蒸發(fā)后剩下的核心，科學家將這類行星重新歸類，創(chuàng)建了一個新的系外行星類別——幽冥行星。這個名字來源于希臘神話中的地獄神靈，在美國著名的恐怖小說作家H.P.Lovecraft創(chuàng)作的《克蘇魯神話》中，地獄神靈化身為身體像蠕蟲、有觸手的恐怖怪物。

"身披祥云"J1407b

土星擁有非常巨大的光環(huán)，但在J1407b面前相形見絀。J1407b大約誕生于1600萬年前，是一顆年輕的星球，距離地球420光年，圍繞橙矮星J1407運轉，擁有環(huán)狀系統(tǒng)，可謂“身披七彩祥云”。

J1407b的星環(huán)不像土星那樣只有一個，數(shù)目達到了驚人的30個，而且每個環(huán)都非常寬，光環(huán)總直徑達1.8億千米，是土星環(huán)的200多倍。如果把它的光環(huán)套在土星上，那么會在夜晚看到比滿月大數(shù)倍的光環(huán)。

有意思的是，科學家在對光環(huán)進行光變跟蹤時，發(fā)現(xiàn)這些光環(huán)會以某種規(guī)律周期性地神秘消失，失蹤時長從幾天到幾周不等?？茖W家預計，J1407b行星的光環(huán)在未來幾百萬年里會逐漸變厚，最終消失，其中的一些成分會凝聚成許多大的衛(wèi)星。

最宜居：開普勒22b

人們借助太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)的最早一批系外行星中，最有潛力成為第二個地球的是開普勒22b。開普勒22恒星位于天鵝座，而這顆距離地球超過600光年的系外行星位于這顆恒星的宜居帶內(nèi)。

開普勒22b大概有地球的兩倍大，被認為是一顆“超級地球”。它的公轉周期與地球相似，有可能存在液態(tài)水。如果它的大氣所產(chǎn)生的溫室效應影響與地球相似，那它的表面平均溫度達到22℃。

科學家認為，開普勒22b擁有一個與海王星類似的小型巖石地核，這個核心覆蓋在海洋之下。生命能否在這顆行星上存活？這依然是研究人員爭論的問題。

實際上，跟地球相似的系外行星不止開普勒22b。2015年，NASA宣布發(fā)現(xiàn)了1400光年外的行星開普勒452b，其半徑是地球的1.6倍，公轉周期385天，年齡約為60億年。

開普勒452b位于宜居帶內(nèi)，被認為是迄今為止被發(fā)現(xiàn)的最像地球的行星，于是它被媒體稱為“地球2.0”“地球的表親”?？上?NASA的發(fā)現(xiàn)很快受到了質疑，因為開普勒452b可能根本就不是一顆巖石行星，最新的研究甚至認為它可能不存在。

"長壽"之星：瑪士撒拉

行星瑪士撒拉已經(jīng)127億歲高齡了，是迄今為止人類發(fā)現(xiàn)的最古老的行星。相比地球的年齡，它算得上是名副其實的“壽星”。

年齡大并不是這顆行星唯一的獨特之處，它還是一顆環(huán)雙星行星，而且是第一顆被發(fā)現(xiàn)的環(huán)雙星行星。它所環(huán)繞的兩顆恒星也不一般，一顆是脈沖星，另一顆是白矮星?？茖W家在研究這個雙星系統(tǒng)時，預言其中存在第三顆星體，而且這個“第三者”不是一顆恒星。

2003年，人們借助哈勃太空望遠鏡終于發(fā)現(xiàn)了目標。這顆最老的系外行星被命名“瑪士撒拉”，瑪士撒拉是《圣經(jīng)》中活得最久的人。

愛“扎堆”：七大奇跡

宇宙中還有像太陽系一樣許多顆行星繞一顆恒星運行的情況嗎？答案是肯定的?？茖W家借助凌日行星和星子小型望遠鏡就發(fā)現(xiàn)了7顆系外行星，它們圍繞一顆超冷紅矮星運行。這顆恒星距離太陽約40光年，名為TRAPPIST-1。

這7顆行星被形容為“七大奇跡”——它們(編號從b到h)全部都有大氣特征，6顆行星 (編號為 c、d、e、f、g、h 的行星)表面溫度適宜，5 顆行星(編號為 b、c、e、f、g 的行星)大小與地球差不多，其中有 3顆行星(編號為 e、f、g的行星)被確認位于宜居帶內(nèi)，表面可能存在液態(tài)水——TRAPPIST-1f被認為是一顆巖石行星，很有可能擁有一個液態(tài)海洋。這些行星創(chuàng)造了一個新紀錄，即太陽系外宜居帶內(nèi)行星數(shù)量最多的紀錄。它們是人類尋找外星生命的首選目標。

“七大奇跡”的軌道距離很近，離恒星最近的行星只需要1.5天就能公轉一周，最遠的也才需要20天。當TRAPPIST-1f和TRAPPIST-1g彼此最接近時，它們的距離是地球到月球距離的3倍。

最熾熱：KELT-9b

KELT-9b的溫度比許多恒星的溫度還要高，是科學家發(fā)現(xiàn)的最熾熱的系外行星。

KELT-9b這顆氣態(tài)巨行星近距離環(huán)繞恒星KELT-9，完全環(huán)繞一周僅需1.5天，并且與恒星處于潮汐鎖定狀態(tài)，這意味著它始終有一側朝向恒星。它的“白晝一側”溫度高達4300℃，比一顆矮星表面的溫度還要高。

KELT-9距離地球 650光年，比太陽更大，溫度更高，它的持續(xù)輻射使得KELT-9b大氣層膨脹，導致密度只有木星的一半。

由于一直在蒸發(fā)，KELT-9b公轉時發(fā)著光，像彗星一樣有一條尾巴。研究人員表示，未來有一天KELT-9b可能完全蒸發(fā)消失，或者這顆行星擁有巖石內(nèi)核，將蒸發(fā)得只剩下內(nèi)核。研究人員將通過哈勃太空望遠鏡、斯皮策太空望遠鏡和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡進行觀測，了解這顆行星的最終命運。

最“黑暗”：TRES-2b

行星本身不發(fā)光，人類能觀測到它們，主要是因為它們反射了恒星發(fā)出的光。不同行星對光的反射率不同，所以呈現(xiàn)的明暗程度也不一樣?？茖W家通過凌日法發(fā)現(xiàn)的最暗行星是位于天龍座、距離地球750光年的TrES-2b，它還沒有中文名字，不過科學家形容它“比煤炭還黑”。

TrES-2b最初是由科學家借助跨大西洋系外行星調(diào)查項目的天文望遠鏡觀測到的，開普勒太空望遠鏡上天后，科學家修正了它的參數(shù)。它是一顆氣態(tài)巨行星，大小與木星差不多，卻比木星黑得多?？茖W家發(fā)現(xiàn)TrES-2b表面的反射率比黑色涂料的反射率還低，反射的恒星光線不到1%。而木星能反射超過1/3的太陽光。

TrES-2b為什么這么黑呢？目前科學家還不清楚具體的原因。有的科學家認為它沒有反射云層，有的科學家認為它的大氣中含有大量能吸收光的物質，如汽化的鈉、鉀和鈦的氧化物，但這些都不能完全解釋它為什么如此黑。

難道它不會發(fā)出一點光嗎？也不盡然，TrES-2b距離它繞行的恒星只有300萬千米，被劇烈炙烤著——高溫使它能發(fā)出微弱的紅光。

"環(huán)三星"：HD188753Ab

在科幻電影《星球大戰(zhàn)》中，盧克·天行者的家鄉(xiāng)塔圖因星球上空擁有兩個“太陽”，在現(xiàn)實生活中也存在這樣的環(huán)雙星行星，如瑪士撒拉行星和開普勒16b，它們圍繞兩顆恒星運行，然而，與距離地球149光年的類木行星——HD 188753 Ab相比，它們都不算獨特的，上空的兩個“太陽”也不算多。

HD 188753 Ab上空有3個“太陽”，在那里你可以同時看見日出和日落。它繞行的主恒星的質量與太陽差不多，兩顆伴星的總質量為太陽的1.63倍，這3顆恒星組成的系統(tǒng)被稱為HD 188753。與塔圖因星球一樣，HD 188753 Ab的溫度極高，它與主恒星之間的距離非常近，每 3.5天便可繞主恒星一周。

最”粉嫩“：葛利斯504b

位于室女座的葛利斯504b是一顆年輕有趣的行星，它距離地球57光年，只有1億～2億年的歷史。

科學家不是用凌日法而是直接通過太空望遠鏡成像發(fā)現(xiàn)了它。紅外成像顯現(xiàn)的葛利斯504b是一顆暗粉色的星球，類似木星，表面溫度為237℃，質量大概是木星的4倍，云量比其他氣態(tài)巨行星少。

發(fā)現(xiàn)團隊中的成員Michael McElwain說：“如果我們能夠登上這顆巨行星，那么將看到一個依靠形成期留下的熱量繼續(xù)發(fā)光的世界，它的顏色是暗洋紅色的，令人聯(lián)想到深色的櫻花。”

葛利斯504b不僅顏色讓人感到驚艷，還挑戰(zhàn)了行星形成理論。根據(jù)當前的模型，氣態(tài)巨行星通常要與恒星保持一定的距離才能形成，但這顆粉嫩的行星與恒星的距離遠遠超過理論距離，按理說是不可能形成的。通過研究葛利斯504b這顆系外行星，科學家將對行星的起源和發(fā)展有更深入的了解，我們期待他們的新發(fā)現(xiàn)。

最”昂貴“：巨蟹座55e

熱氣騰騰的巖石行星——巨蟹座55e最初被稱為“鉆石星球”。它距離地球40光年，直徑約為地球的2倍，質量則是地球的 8倍多，表面溫度達到了4900℃——因為它與恒星的距離比水星到太陽的距離還近，公轉周期只有14天。

巨蟹座55e的正式名稱為詹森，這個名稱是由荷蘭皇家氣象與天文學協(xié)會提交的，以紀念荷蘭眼鏡商人、顯微鏡的發(fā)明者扎卡賴亞斯·詹森。

科學家認為這顆行星上有熔巖流。NASA噴氣推進實驗室的胡倫宇稱：“如果這個星球上有熔巖，那將覆蓋整個表面……厚厚的大氣層會將熔巖隱藏在我們的視線之外?！?/p>

由于處于高溫、高壓下，這顆行星還含有大量碳元素，科學家推測它的內(nèi)部很有可能是由鉆石組成的，所以說它是“最貴之星”也不為過。