揭秘：地球和海王星之間到底有哪些行星？

相逢應(yīng)不識，如何稱呼你：超級地球，迷你海王星還是亞海王星？

地球，毗鄰著一個藍色行星。

海王星的質(zhì)量大概是地球的17倍。質(zhì)量產(chǎn)生引力。海王星的自我引力比地球的強：這個行星把自己擠壓得更加緊實。因此海王星的半徑只有地球的四倍。到目前為止，許多已知的系外行星的大小和質(zhì)量都介于地球和海王星之間。但該如何稱呼它們呢？超級地球，迷你海王星，或者亞海王星？或者所有的三種？圖源：astronomy

超級地球，迷你海王星或亞海王星

最常見的系外行星—圍繞遙遠(yuǎn)恒星運轉(zhuǎn)的世界—是那些比地球大，卻比海王星小的行星。這聽起來很簡單，但大自然并不總是如此整齊劃一。天文學(xué)家們使用各種各樣的術(shù)語——超級地球，迷你海王星和亞海王星——來表示那些大小/質(zhì)量介于地球和海王星之間的行星。不同天文學(xué)家和天文作家對這些術(shù)語的使用，混亂不堪，遠(yuǎn)未規(guī)范。那么這些術(shù)語到底是什么意思呢？

有一點需要注意的是，對系外行星的研究為時未久。從20世紀(jì)90年代初，天文學(xué)家才開始對遙遠(yuǎn)行星進行觀測和研究。僅我們的銀河系就包含著數(shù)十億顆的系外行星，所以天文學(xué)家并不總是用這些術(shù)語來表達相同的東西。他們就好像是，站在廣闊海岸邊的探險家，面對著數(shù)十億未知的島嶼。每個島嶼都是一個不同的世界……就像每一片雪花都不盡相同。

那么我們該如何界定這些術(shù)語的意義？我們能羅列出超級地球，迷你海王星和亞海王星之間的差異和相同之處嗎？

當(dāng)然可以。

美國航天局噴氣推進實驗室的行星科學(xué)家，胡仁宇，是模擬行星和系外行星大氣物理化學(xué)過程的建模專家。在他團隊最新發(fā)表的一篇名為《亞海王星》的論文中，胡仁宇是第一作者。這篇論文主要探討特定半徑范圍內(nèi)的系外行星群。胡在給地球空間科普網(wǎng)的郵件中寫道：

迷你海王星，亞海王星，超級地球這些術(shù)語有時確實會讓人非常困惑。在本文中，我們沒有采用超級地球這個術(shù)語，因為這個術(shù)語可能意味著放大版的地球，不僅僅放大了地球的質(zhì)量/半徑，也意味著放大了行星的構(gòu)成（即大規(guī)模的地幔，地殼以及薄薄的海洋層）。

我們的論文主要涉及1.7-3.5地球半徑的行星。從開普勒的系外行星調(diào)查以及許多后續(xù)觀測中，我們得知，1.7-3.5地球半徑范圍內(nèi)的行星群和小于1.7地球半徑的行星群是很不相同的。

這種混亂不僅僅存在我們之中。

他繼續(xù)寫道：

同樣也存在系外行星的研究界里……如何替這些1.7-3.5地球半徑的行星合適命名，學(xué)界還未達成共識。這是因為我們至今還不清楚這些行星是由什么構(gòu)成的。如果它們是帶有大量氫氣大氣層的巖質(zhì)行星，它們就可能被稱為帶有極端/奇特大氣層的超級地球。一些同事也稱它們?yōu)闅鈶B(tài)矮星。如果它們是有著大量水層的行星，那么它們就可以被稱為“海洋行星“或者”水世界“。如果它們是具有大量水層和大量氫氣的行星，就像海王星，這樣，它們就可以被稱為迷你海王星。

胡仁宇說，希望他的這篇論文將會，在不久的將來，促使對該質(zhì)量范圍的系外行星進行更多的觀測和研究。

戴著眼鏡微笑著的胡任宇，背后是大峽谷。美國宇航局噴氣推進實驗室的胡仁宇，在關(guān)于超級地球，迷你海王星和亞海王星的領(lǐng)域貢獻了一些寶貴見解。謝謝你！圖源：caltech

超級地球

超級地球比地球大，卻比海王星小。它們通常（但并不總是）介于1.2-2地球半徑范圍。然而超級地球的定義主要因為它們的質(zhì)量而不是大小。密度不同，它們的成分也不同。例如迷你海王星，一些低密度的超級地球可能帶有氫和氦的大氣層，高密度的超級地球可能主要由大量的水組成（水世界），或者具有稠密的核心和厚重延展的大氣層。

許多超級地球，很可能是伴隨著地質(zhì)活動增強的巖質(zhì)行星，就像我們太陽系里的陸地行星一樣。它們的板塊構(gòu)造甚至比地球的更先進。另一方面，一些研究表明超級地球的外殼也可能異常堅固，即使巖漿也很難沖破。

擁有海洋的超級地球，其環(huán)境可能相當(dāng)適合居住，并且有利于生命的進化?？茖W(xué)家認(rèn)為，它們可能有淺灘和島鏈，這為生物多樣性提供了理想的生存條件。

巨大的灰色行星，表面粗糙，覆蓋著海洋和云層，飄浮在星空里。藝術(shù)家對超級地球開普勒-62f的概念。這些行星的大小和質(zhì)量介于地球和海王星之間。它們通常被認(rèn)為是巖質(zhì)的世界。圖源：Caltech

一項研究發(fā)現(xiàn)又加劇了命名的復(fù)雜性。該研究表明，在超級地球和迷你行星之間存在著另一群行星：海洋行星。這些行星的半徑是地球的2.6倍，溫度高達200攝氏度（約等于400華氏度），并且包裹著厚厚的氦氣大氣層。

即便它們比地球溫度高得多，科學(xué)家們還是相信，其中一些行星至少適合微生物的生存。

系外行星：超級地球，迷你海王星和亞海王星，星空里飄浮著的巨大的藍色星球

藝術(shù)家關(guān)于迷你海王星的概念：這些行星的大小和質(zhì)量介于地球和海王星之間，但不像超級地球那樣傾向于是巖質(zhì)的。相反，它們可能擁有厚厚的氫氦大氣層，或者它們有著深深的冰層，巖石和液態(tài)海洋。圖源：sci-news.

亞海王星的情況如何？

亞海王星通常指任何半徑小于海王星的行星，盡管有些行星質(zhì)量可能更大。這包括迷你海王星和超級地球。正如你所見，這些包羅萬象的標(biāo)簽，卻造成更多的混淆。

但我們的太陽系中沒有亞海王星（除非能證明九號行星是一個），盡管已知，它們更常出現(xiàn)在那些比海王星大的恒星周圍。

云層繚繞的大行星，另一個行星，以兩個太陽和恒星為背景，藝術(shù)家對亞海王星的概念。亞海王星可以是一個半徑比海王星小，質(zhì)量卻大的行星。或者也可能是指一顆質(zhì)量比海王星小，卻較大半徑的行星……在這種情況下，它可以被稱為超級海王星。圖源：Inverse.

正如我們所知，有各種各樣的行星存在，它們大小介于地球和海王星之間。為什么不呢？試圖區(qū)分它們不是一件很容易的事情。但我們了解得越多，就越理解它們。希望這篇文章能提供一些粗略指南，使人們能夠了解它們的異同之處，并據(jù)此作出定義。

總而言之，區(qū)分超級地球，迷你海王星和亞海王星這三類行星，常常會給我們造成困擾，它們有什么異同？如何定義它們？在本文，我們試圖借助一個行星科學(xué)家的思考來厘清這些困惑。

BY: Deborah Byrd，Paul Scott Anderson

FY: 萱兒

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