最新研究:银河系多数岩质行星构造或和地球完全不同
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2026-05-25 07:44:22
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IT之家 5 月 24 日消息,我们对太阳系内的行星已有诸多认知,长期以来,我们都认为银河系其他区域的行星大致也是这般模样。岩质行星有着固定的结构:致密的金属内核、硅酸盐地幔,以及表层稀薄的大气层。这套结构用来解释地球完全成立。

但一篇提交至《天体物理学杂志》的最新研究论文表明,宇宙中绝大多数岩质行星或许并不遵循这一结构规律。人类在其他恒星周围发现的行星里,数量最多的是亚海王星:这类行星体积大于地球,却小于海王星。其近亲超级地球体型稍小,且大概率早已散失绝大部分氢元素。传统理论认为,这类行星的形成过程与地球基本一致,只是表层留存的气体体量有所区别。铁元素沉降至星体中心,硅酸盐岩层居于中层,氢气体则覆盖在最外侧。

然而新研究发现了特殊情况。在亚海王星内部的高压高温环境下,氢、硅酸盐与铁的性质和地球表层截然不同。温度超过 4000 开尔文时,氢与熔融硅酸盐会完全相融,不再互不相溶,而是融为一体,形成单一流体。这项研究成果已上传至预印本网站 arxiv,研究团队据此推演了这类行星的内部构造,得出的结论出人意料。

若行星捕获的氢质量占比不足自身总质量的百分之一,便会沿袭地球的构造模式,形成独立的金属内核。可一旦氢含量超过该比例,行星内部就会变为铁、硅酸盐与氢混合翻腾的统一流体,不存在内核与地幔之分,直至星体中心数千公里范围内,物质成分都均匀一致。

IT之家注意到,这与以往绘制的行星剖面图截然不同。行星内部结构,决定了星体冷却速度、大气留存能力以及半径的长期变化规律。研究团队表示,这种物质相融理论,能够解释过往分层结构模型难以说明的诸多系外行星特征。

其中一项特征便是半径空隙。詹姆斯・韦伯太空望远镜与开普勒太空望远镜观测发现,体型介于超级地球和亚海王星之间的行星数量异常稀少。

另一项特征是行星半径与公转周期的关联规律。若假设年轻的亚海王星会将大量氢封存于相融态内部,随着星体降温、物质相融区域不断缩小,氢会慢慢释放到外层大气中,上述两种现象便能得到合理解释。数亿年间,氢如同气泡一般从岩体中不断析出。

该理论具备可验证的实际推论,这也让这份研究不再局限于理论猜想。倘若氢持续从星体内部析出汇入大气层,年轻亚海王星的收缩速度就会低于传统模型的测算结果。

相较于对应星龄的理论体型,这类行星实际会显得更为膨胀。如今人类已观测到诞生仅数千万年的幼年恒星周边存在亚海王星,恰好可以验证这一特征。韦布望远镜与新一代凌星观测项目,将对此展开精准测算。

该理论也存在客观局限性。模型基于氢、硅酸盐、铁在实验室暂无法复刻的极端环境下的性质推演得出,不过高压实验技术正逐步跟进突破。这类行星的内部热量收支尚无定论,参数的微小偏差都会造成预测结果出现误差。同时研究采用的逆向建模方式,是依托观测星体数据反推形成机理,得出的结论偏向统计规律,而非绝对定论。

即便如此,这项核心观点清晰且极具颠覆性:银河系中数量最多的行星,内部构造或许和地球截然不同。我们熟知的行星致密金属内核,在宇宙中或许只是特例,而非普遍形态。地球反倒可能是与众不同的特殊星体。

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