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地球|100亿年前，宇宙中已存在“超级地球”

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100亿年前 ， 宇宙中已存在“超级地球”
天闻频道
【地球|100亿年前，宇宙中已存在“超级地球”】一颗行星越老 ， 它的密度可能就越小 ， 因为在它形成时没有那么多的重元素可用 。 所以研究人员认为 ， TOI-561b是迄今为止发现的最古老的岩质行星之一 。
茫茫宇宙中 ， 地球是演化出生命的唯一星球吗？为了寻找答案 ， 科学家一直在探测与地球类似的岩质行星——类地行星 。
1月12日 ， 据国外媒体报道 ， 一个国外研究团队发现了一颗“超级地球”TOI-561b 。 研究人员推测 ， TOI-561b的体积要比地球大50% ， 质量大约是地球的3倍 ， 但密度却和地球差不多 。
一般而言 ， 一颗行星越老 ， 它的密度可能就越小 ， 因为在它形成时没有那么多的重元素可用 。 所以研究人员认为 ， TOI-561b是迄今为止发现的最古老的岩质行星之一 。
行星形态各异 ， 或源于诞生位置的不同
“超级地球”可能存在着与地球一样的岩质地表结构 。 但行星并非只有岩质行星一种 ， 还有气态巨行星等 。 这些不同结构、不同特性的行星是如何形成的呢？
中国科学院云南天文台研究员郭建恒向科技日报采访人员解释说：“一般认为 ， 在行星形成过程中 ， 会先形成一个密度较高的金属或者岩石内核 ， 这个内核进一步吸积周围的气体 ， 进而形成行星 。 ”
同样的诞生过程 ， 为何会形成不同形态的行星？中山大学副教授刘尚飞表示 ， 气态巨行星和岩质行星形成的时间和位置不同 。 气态巨行星形成于行星系统较早期 ， 其形成时所处的位置距离主星较远 ， 大约是3—4倍日地距离以上 ， 此时原行星盘有较多的气体 ， 因而当一个较大的金属核形成后 ， 其可以大量吸积气体 ， 从而可以形成质量像木星那么大的气态巨行星 。
而岩质行星则一般是在原行星盘气体消散后 ， 在距离主星较近的位置 ， 即3—4倍日地距离以内 ， 由很多较小的行星胚胎在贫气体环境中经过大量的碰撞后形成的 。 郭建恒解释道 ， 在这个过程中 ， 行星外壳处在熔融状态 ， 会持续释放出富含水、二氧化碳和甲烷等成分的气体 ， 形成次生大气 ， 太阳系内岩质行星的大气成分 ， 就被认为和这一过程有关 。 而且对于质量较小的行星 ， 由于其自身引力较弱 ， 还会导致两种结果：一是吸积的气体质量有限；二是吸积的气体可能在主星的“光致蒸发”作用下逃逸 ， 从而形成一颗没有大气或者薄气体包裹的天体 。 所谓“光致蒸发” ， 即由于受到主星强烈的辐照 ， 行星的气体包层经过长期的演化可能会损失殆尽 。 TOI-561b很可能就是一颗这样的天体 ， 它离主星的距离只有地球到太阳距离的百分之一 ， 因此在主星长时间的强辐照下 ， 其大部分氢氦气体的包层被蒸发了 ， 留下了目前所看到的、几乎是岩质的天体 。
距离主星太近 ， 让“超级地球”失去大气层
TOI-561b的年龄大约为100亿年 。 在它形成的时候 ， 其主星周围的重元素丰度可能相对较小 ， 因此不容易形成铁镍的金属内核 。 但组成岩石的化学元素是足够的 ， 因此形成了岩质内核 。 不过 ， 郭建恒也提醒道 ， 由于TOI-561b的平均密度和地球差不多 ， 并不能完全排除它的内部有一个小的金属核心 。
那么 ， TOI-561b上是否有生命存在的可能性呢？郭建恒坦言 ， 包括TOI-561b在内 ， 目前发现的绝大多数“超级地球”距离恒星都非常近 ， 极高的温度以及强烈的辐照可并不是生命的福音 。
科学家普遍猜测 ， 在“超级地球”形成的时候 ， 其岩质内核外是有氢氦气体包层存在的 ， 但即使“超级地球”在形成之初拥有类似气态巨行星那样的浓厚气体包层 ， 在经过长期的“光致蒸发”作用后 ， 仍可能只剩下一个裸露的行星核 。
TOI-561b的发现 ， 也预示着宇宙早期行星或存在“光致蒸发”现象 。
科学家推测 ， “超级地球”不应该在距离恒星如此近的位置诞生 。 导致这一现象的原因 ， 很可能是“超级地球”原本在距离恒星相对较远的地方形成 ， 然后通过某种方式“迁移”到了目前的位置 ， “迁移”的具体机制目前尚无定论 。
因此 ， 行星形成的环境和恒星的演化及爆发现象密切相关 ， 此次研究对于探索行星的形成和起源具有一定的推动作用 ， 即这些古老的行星是如何在较低重元素的环境下形成的 ， 与那些在高重元素环境下形成的行星对比 ， 能够帮助我们更好地探索行星的形成机制 。
本报采访人员 陈 曦

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