失败的木星：宇宙“超级地球”不可思议起源

■洪 霞

据国外媒体报道，随着我们对位于太阳系之外的恒星世界进行探索，以及越来越多的系外行星被发现，我们意识到，在距离地球遥远的宇宙空间中，存在着各种各样的世界，这些世界就像是另类的“宇宙动物园”，大小不一，结构日益多样化。尽管这些“遥远的世界”之间存在着许许多多的不同点，但是，最新的研究表明，这些世界部分存在着一种类似的起源，也就是说，他们形成机制的途径可以说是相同的。英国莱斯特大学研究人员将其称为“小规模的潮汐效应”，这就是“超级地球”一种可能的形成方式。

科学家所发现的“超级地球”被认为存在着一个不可思议的起源

长期以来，天文学家对宇宙中行星形成的理论进行了一种假设：在恒星系统形成的初期，在婴儿恒星周围逐渐聚集、围绕着大量的星际尘埃和气体，这些尘埃和气体不断地旋转，相互碰撞并凝结成团块而继续增长，最后在引力坍缩下形成我们现在所熟悉的世界。这就是被称为“核心吸积”的行星形成理论模型。在巨型气态行星的形成之初，根据“核心吸积”形成理论，在原始行星盘附近会出现一个数倍地球质量的巨型固态核心，接着该核心便吸积周围的气体逐渐演化，但是，该过程相当缓慢，而原始恒星系统中的气体能否存在如此长的时间还不能确定。

科学家通过对该形成模型的研究认为，如果原始行星盘上用于行星形成的材料足够多，那就会形成较大的行星，该情况下也是巨型气态行星的形成机制之一。比如木星和土星；如果这些材料较少，则形成类似地球、火星以及金星这样的岩质的世界。然而，之前被天文学家认为是行星形成基本模型之一的“核心吸积”理论，已经受到了一个新的挑战，这份研究报告刊登在英国皇家天文学会的月报上。

根据英国莱斯特大学研究人员查胜勋 （Seung-Hoon Cha）和谢尔盖尼亚克欣（Sergei Nayakshin）对太阳系之内的小型岩质行星的研究结果，虽然这些行星被认为是小型的，这只是相对于巨型气态行星而言，这些系外行星比我们的地球要大，在一些场合下，我们可以称之为“超级地球”。这些太阳系之外的“超级地球”由美国国家航空航天局的开普勒系外行星空间望远镜所发现，他们的形成机制被认为是具有巨型气态行星的特征。

然而，为什么岩质行星的形成模型却具有巨型气态行星的特征呢？莱斯特大学的研究人员提出的行星形成替代理论，其被称为“小规模的潮汐效应”。我们知道，类似木卫二上发生的潮汐效应使得其内部具有不一般的活动规律，以此类推，当这个情况发生在巨型气态行星形成过程中时，来自原始恒星的引力使得原始行星盘上的气体以及星际尘埃变得不稳定，反复的拖拽作用下，原来聚集在原始恒星周围的气体逐渐被撕扯下来，开始向恒星靠拢，随着这个过程的不断发生，只要在这颗行星与恒星的距离满足一定的值，来自恒星的潮汐作用就会将这颗原始行星上聚集的气体完全撕扯下来。最后，仅剩下一个固态核心。

有趣的是，该行星形成理论模型也许可以解释为什么在一些恒星系统中，距离恒星较近的轨道位置上，存在着一些“超级地球”，他们在形成之初可能是按巨型气态行星的途径开始演化，比如我们太阳系中的木星。由于这些巨型气态行星所处的位置太靠近它们的恒星，原来吸积在核心周围的气体被一点点地撕扯下来，作为仅仅剩下一个孤零零的固态核心，或许有的还存在着薄薄的大气，而这个固态核心，其质量也是地球的数倍，它就是我们称之的“超级地球”。这一切产生的原因就是恒星的潮汐干扰。

现在，我们通过开普勒系外行星空间望远镜找到几十个“超级地球”，其中有些还是处于恒星系统的可居住区或者边缘地区，在恒星系统的可居住区内，其温度能保持水是呈现液态，这个理论同时也是我们对一个行星是否能支持生命的一项重要的指标。