多年來(lái)，據(jù)我們所知，太陽(yáng)系在宇宙中是孤零零的。然后，更好的望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始揭示圍繞著遙遠(yuǎn)恒星旋轉(zhuǎn)的行星寶庫(kù)。如早在2014年美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡就為科學(xué)家們提供了700多顆全新的遙遠(yuǎn)行星，其中許多與我們之前看到的不同。

這些行星體積較小，大部分質(zhì)量都是巖石，而不是像木星這樣的氣體巨星，因?yàn)樗鼈兏菀妆挥^測(cè)到，所以早期的觀測(cè)首先發(fā)現(xiàn)了熱木星。

天文學(xué)家注意到，有許多這樣的行星，大小和地球差不多，或者略大于地球，但在行星達(dá)到海王星大小之前，行星大小有一個(gè)陡峭的截止點(diǎn)。芝加哥大學(xué)的行星科學(xué)家埃德溫·凱特說(shuō)：這是數(shù)據(jù)中的懸崖邊緣，而且相當(dāng)戲劇性，我們一直在困惑的是，為什么超過(guò)地球三倍大小的行星往往會(huì)停止生長(zhǎng)。在新發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上的一篇研究論文中，凱特和華盛頓大學(xué)、斯坦福大學(xué)和賓夕法尼亞州立大學(xué)的同事們，為這種下降提供了一個(gè)創(chuàng)新的解釋?zhuān)?/p>

一旦行星達(dá)到地球的三倍大小，這些行星表面的巖漿海洋就很容易吸收大氣層。答案可能取決于此類(lèi)系外行星鮮有研究的一面，大多數(shù)略小于落差大小的行星表面都有巖漿海洋，就像曾經(jīng)覆蓋地球的熔巖海洋。但它們并沒(méi)有像地球那樣凝固，而是被一層厚厚的富氫大氣所保持著溫度。到目前為止，幾乎所有的模型都忽略了這種巖漿，把它當(dāng)做化學(xué)惰性對(duì)待，但液態(tài)巖石幾乎像水一樣流暢，非?；顫?。

隨著行星獲得更多的氫，海洋是否會(huì)開(kāi)始“吞噬”天空。在這種情況下，隨著行星獲得更多的氣體，它在大氣中堆積，大氣與巖漿相遇的底部壓力開(kāi)始建立。起初，巖漿以穩(wěn)定的速度吸收氣體，但隨著壓力的增加，氫開(kāi)始更容易溶解到巖漿中。不僅如此，留在大氣中的少量添加氣體還會(huì)提高大氣壓力，因此更大比例較晚到達(dá)的氣體會(huì)溶解到巖漿中，因此，行星的增長(zhǎng)在它達(dá)到海王星大小之前就停止了。

因?yàn)檫@些行星的大部分體積都在大氣層中，所以大氣層的縮小會(huì)導(dǎo)致行星的收縮。研究人員稱(chēng)這為“逸度危機(jī)”，這個(gè)術(shù)語(yǔ)衡量的是一種氣體，比基于壓力的預(yù)期，更容易溶解到混合物中的程度。這一理論與現(xiàn)有的觀察結(jié)果非常吻合，未來(lái)天文學(xué)家還可以尋找?guī)讉€(gè)標(biāo)志物。例如，如果理論是正確的，具有足夠冷的巖漿海洋的行星表面已經(jīng)結(jié)晶，應(yīng)該表現(xiàn)出不同的輪廓，因?yàn)檫@將阻止海洋吸收如此多的氫。

博科園｜研究/來(lái)自：芝加哥大學(xué)

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab59d9

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