超级地球,迷你海王星,还是亚海王星?傻傻分不清

相逢应不识,如何称呼你:超级地球,迷你海王星还是亚海王星?

地球,毗邻着一个蓝色行星。

超级地球,迷你海王星,还是亚海王星?傻傻分不清

海王星的质量大概是地球的17倍。质量产生引力。海王星的自我引力比地球的强:这个行星把自己挤压得更加紧实。因此海王星的半径只有地球的四倍。到目前为止,许多已知的系外行星的大小和质量都介于地球和海王星之间。但该如何称呼它们呢?超级地球,迷你海王星,或者亚海王星?或者所有的三种?图源:astronomy

超级地球,迷你海王星或亚海王星

最常见的系外行星—围绕遥远恒星运转的世界—是那些比地球大,却比海王星小的行星。这听起来很简单,但大自然并不总是如此整齐划一。天文学家们使用各种各样的术语——超级地球,迷你海王星和亚海王星——来表示那些大小/质量介于地球和海王星之间的行星。不同天文学家和天文作家对这些术语的使用,混乱不堪,远未规范。那么这些术语到底是什么意思呢?

有一点需要注意的是,对系外行星的研究为时未久。从20世纪90年代初,天文学家才开始对遥远行星进行观测和研究。仅我们的银河系就包含着数十亿颗的系外行星,所以天文学家并不总是用这些术语来表达相同的东西。他们就好像是,站在广阔海岸边的探险家,面对着数十亿未知的岛屿。每个岛屿都是一个不同的世界……就像每一片雪花都不尽相同。

超级地球,迷你海王星,还是亚海王星?傻傻分不清

那么我们该如何界定这些术语的意义?我们能罗列出超级地球,迷你海王星和亚海王星之间的差异和相同之处吗?

当然可以。

美国航天局喷气推进实验室的行星科学家,胡仁宇,是模拟行星和系外行星大气物理化学过程的建模专家。在他团队最新发表的一篇名为《亚海王星》的论文中,胡仁宇是第一作者。这篇论文主要探讨特定半径范围内的系外行星群。胡在给地球空间科普网的邮件中写道:

迷你海王星,亚海王星,超级地球这些术语有时确实会让人非常困惑。在本文中,我们没有采用超级地球这个术语,因为这个术语可能意味着放大版的地球,不仅仅放大了地球的质量/半径,也意味着放大了行星的构成(即大规模的地幔,地壳以及薄薄的海洋层)。

超级地球,迷你海王星,还是亚海王星?傻傻分不清

我们的论文主要涉及1.7-3.5地球半径的行星。从开普勒的系外行星调查以及许多后续观测中,我们得知,1.7-3.5地球半径范围内的行星群和小于1.7地球半径的行星群是很不相同的。

这种混乱不仅仅存在我们之中。

他继续写道:

同样也存在系外行星的研究界里……如何替这些1.7-3.5地球半径的行星合适命名,学界还未达成共识。这是因为我们至今还不清楚这些行星是由什么构成的。如果它们是带有大量氢气大气层的岩质行星,它们就可能被称为带有极端/奇特大气层的超级地球。一些同事也称它们为气态矮星。如果它们是有着大量水层的行星,那么它们就可以被称为“海洋行星“或者”水世界“。如果它们是具有大量水层和大量氢气的行星,就像海王星,这样,它们就可以被称为迷你海王星。

胡仁宇说,希望他的这篇论文将会,在不久的将来,促使对该质量范围的系外行星进行更多的观测和研究。

戴着眼镜微笑着的胡任宇,背后是大峡谷。美国宇航局喷气推进实验室的胡仁宇,在关于超级地球,迷你海王星和亚海王星的领域贡献了一些宝贵见解。谢谢你!图源:caltech

超级地球

超级地球比地球大,却比海王星小。它们通常(但并不总是)介于1.2-2地球半径范围。然而超级地球的定义主要因为它们的质量而不是大小。密度不同,它们的成分也不同。例如迷你海王星,一些低密度的超级地球可能带有氢和氦的大气层,高密度的超级地球可能主要由大量的水组成(水世界),或者具有稠密的核心和厚重延展的大气层。

许多超级地球,很可能是伴随着地质活动增强的岩质行星,就像我们太阳系里的陆地行星一样。它们的板块构造甚至比地球的更先进。另一方面,一些研究表明超级地球的外壳也可能异常坚固,即使岩浆也很难冲破。

拥有海洋的超级地球,其环境可能相当适合居住,并且有利于生命的进化。科学家认为,它们可能有浅滩和岛链,这为生物多样性提供了理想的生存条件。

巨大的灰色行星,表面粗糙,覆盖着海洋和云层,飘浮在星空里。艺术家对超级地球开普勒-62f的概念。这些行星的大小和质量介于地球和海王星之间。它们通常被认为是岩质的世界。图源:Caltech

一项研究发现又加剧了命名的复杂性。该研究表明,在超级地球和迷你行星之间存在着另一群行星:海洋行星。这些行星的半径是地球的2.6倍,温度高达200摄氏度(约等于400华氏度),并且包裹着厚厚的氦气大气层。

即便它们比地球温度高得多,科学家们还是相信,其中一些行星至少适合微生物的生存。

系外行星:超级地球,迷你海王星和亚海王星,星空里飘浮着的巨大的蓝色星球

艺术家关于迷你海王星的概念:这些行星的大小和质量介于地球和海王星之间,但不像超级地球那样倾向于是岩质的。相反,它们可能拥有厚厚的氢氦大气层,或者它们有着深深的冰层,岩石和液态海洋。图源:sci-news.

亚海王星的情况如何?

亚海王星通常指任何半径小于海王星的行星,尽管有些行星质量可能更大。这包括迷你海王星和超级地球。正如你所见,这些包罗万象的标签,却造成更多的混淆。

但我们的太阳系中没有亚海王星(除非能证明九号行星是一个),尽管已知,它们更常出现在那些比海王星大的恒星周围。

云层缭绕的大行星,另一个行星,以两个太阳和恒星为背景,艺术家对亚海王星的概念。亚海王星可以是一个半径比海王星小,质量却大的行星。或者也可能是指一颗质量比海王星小,却较大半径的行星……在这种情况下,它可以被称为超级海王星。图源:Inverse.

正如我们所知,有各种各样的行星存在,它们大小介于地球和海王星之间。为什么不呢?试图区分它们不是一件很容易的事情。但我们了解得越多,就越理解它们。希望这篇文章能提供一些粗略指南,使人们能够了解它们的异同之处,并据此作出定义。

总而言之,区分超级地球,迷你海王星和亚海王星这三类行星,常常会给我们造成困扰,它们有什么异同?如何定义它们?在本文,我们试图借助一个行星科学家的思考来厘清这些困惑。

BY: Deborah Byrd,Paul Scott Anderson

FY: 萱儿

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