山東
IT之家 5 月 24 日消息，我們對太陽系內的行星已有諸多認知，長期以來，我們都認為銀河系其他區域的行星大致也是這般模樣。巖質行星有著固定的結構：致密的金屬內核、硅酸鹽地幔，以及表層稀薄的大氣層。這套結構用來解釋地球完全成立。
但一篇提交至《天體物理學雜志》的最新研究論文表明，宇宙中絕大多數巖質行星或許并不遵循這一結構規律。人類在其他恒星周圍發現的行星里，數量最多的是亞海王星：這類行星體積大于地球，卻小于海王星。其近親超級地球體型稍小，且大概率早已散失絕大部分氫元素。傳統理論認為，這類行星的形成過程與地球基本一致，只是表層留存的氣體體量有所區別。鐵元素沉降至星體中心，硅酸鹽巖層居于中層，氫氣體則覆蓋在最外側。
然而新研究發現了特殊情況。在亞海王星內部的高壓高溫環境下，氫、硅酸鹽與鐵的性質和地球表層截然不同。溫度超過 4000 開爾文時，氫與熔融硅酸鹽會完全相融，不再互不相溶，而是融為一體，形成單一流體。這項研究成果已上傳至預印本網站 arxiv，研究團隊據此推演了這類行星的內部構造，得出的結論出人意料。
若行星捕獲的氫質量占比不足自身總質量的百分之一，便會沿襲地球的構造模式，形成獨立的金屬內核。可一旦氫含量超過該比例，行星內部就會變為鐵、硅酸鹽與氫混合翻騰的統一流體，不存在內核與地幔之分，直至星體中心數千公里范圍內，物質成分都均勻一致。
IT之家注意到，這與以往繪制的行星剖面圖截然不同。行星內部結構，決定了星體冷卻速度、大氣留存能力以及半徑的長期變化規律。研究團隊表示，這種物質相融理論，能夠解釋過往分層結構模型難以說明的諸多系外行星特征。
其中一項特征便是半徑空隙。詹姆斯?韋伯太空望遠鏡與開普勒太空望遠鏡觀測發現，體型介于超級地球和亞海王星之間的行星數量異常稀少。
另一項特征是行星半徑與公轉周期的關聯規律。若假設年輕的亞海王星會將大量氫封存于相融態內部，隨著星體降溫、物質相融區域不斷縮小，氫會慢慢釋放到外層大氣中，上述兩種現象便能得到合理解釋。數億年間，氫如同氣泡一般從巖體中不斷析出。
該理論具備可驗證的實際推論，這也讓這份研究不再局限于理論猜想。倘若氫持續從星體內部析出匯入大氣層，年輕亞海王星的收縮速度就會低于傳統模型的測算結果。
相較于對應星齡的理論體型，這類行星實際會顯得更為膨脹。如今人類已觀測到誕生僅數千萬年的幼年恒星周邊存在亞海王星，恰好可以驗證這一特征。韋布望遠鏡與新一代凌星觀測項目，將對此展開精準測算。
該理論也存在客觀局限性。模型基于氫、硅酸鹽、鐵在實驗室暫無法復刻的極端環境下的性質推演得出，不過高壓實驗技術正逐步跟進突破。這類行星的內部熱量收支尚無定論，參數的微小偏差都會造成預測結果出現誤差。同時研究采用的逆向建模方式，是依托觀測星體數據反推形成機理，得出的結論偏向統計規律，而非絕對定論。
即便如此，這項核心觀點清晰且極具顛覆性：銀河系中數量最多的行星，內部構造或許和地球截然不同。我們熟知的行星致密金屬內核，在宇宙中或許只是特例，而非普遍形態。地球反倒可能是與眾不同的特殊星體。
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