據(jù)研究人員利用NASA和歐洲航天局（ESA）的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)，距離地球約116光年的系外行星系統(tǒng)可能會顛覆行星形成的格局。

四顆行星繞著LHS 1903運(yùn)行——這是一顆紅矮星，是宇宙中最常見的恒星類型——并且排列成一種奇特的順序。最內(nèi)側(cè)的行星是巖石的，接下來的兩個是氣態(tài)的，然后，出乎意料的是，最外層的行星也是巖石的。

這種排列與銀河系及我們太陽系中常見的模式相矛盾，巖石行星（水星、金星、地球和火星）更靠近太陽運(yùn)行，而氣態(tài)行星（木星、土星、天王星和海王星）則更遠(yuǎn)。

天文學(xué)家懷疑這種常見模式是因為行星形成在年輕恒星周圍的氣體和塵埃盤中，而靠近天體的溫度更高。在這些內(nèi)部區(qū)域，揮發(fā)性化合物如水和二氧化碳被汽化，而只有能耐高溫的材料——如鐵和成巖礦物——才能聚集成固體顆粒。因此，在那里形成的行星主要是巖石行星。

在離恒星更遠(yuǎn)的地方，科學(xué)家稱之為“雪線”之外，溫度足夠低，水和其他化合物能夠凝結(jié)成堅硬的冰——這一過程使行星核心能夠快速生長。一旦形成中的行星質(zhì)量達(dá)到地球的約10倍，其引力足以吸入大量氫和氦，在某些情況下，這種失控的生長會產(chǎn)生如木星或土星這樣的巨大氣體行星。

“行星形成的范式是，我們有非常靠近恒星的巖石內(nèi)行星，就像我們的太陽系一樣，”英國華威大學(xué)物理系助理教授、該發(fā)現(xiàn)研究的第一作者托馬斯·威爾遜說，該研究于周四發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。“這是我們第一次遇到一顆巖石行星離其主星如此遙遠(yuǎn)，且繼這些富含氣體的行星之后?！?/p>

這顆意想不到的巖石行星，名為LHS 1903 e，其半徑約為地球的1.7倍，天文學(xué)家稱之為“超級地球”——一個體積較大的地球，密度和成分相似。但為什么它會在那里，違背邏輯和以往觀察？

威爾遜說：“我們認(rèn)為這些行星是在彼此截然不同的環(huán)境中形成的，這正是這個系統(tǒng)的獨(dú)特之處。這顆外行星比中間兩顆行星更巖石化，按標(biāo)準(zhǔn)形成理論是不應(yīng)該發(fā)生的。但我們認(rèn)為它形成得比其他行星晚?！?/p>

該行星系統(tǒng)最初是通過2018年發(fā)射的NASA太空望遠(yuǎn)鏡——凌日系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）發(fā)現(xiàn)的，目的是發(fā)現(xiàn)新的系外行星。隨后，該系統(tǒng)使用歐洲航天局的CHaracterising ExOPlanet衛(wèi)星（Cheops）進(jìn)行分析，該衛(wèi)星于2019年發(fā)射，用于研究已知擁有系外行星的恒星。研究人員還利用了來自世界其他望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，促成了大規(guī)模的國際合作。

在確認(rèn)了“內(nèi)外翻轉(zhuǎn)”行星系統(tǒng)的奇異發(fā)現(xiàn)后，科學(xué)家們測試了一些假說，試圖解釋最外層巖石行星的存在，希望弄清楚它是通過其他行星碰撞形成的，還是一顆富含氣體、失去外層包層的行星殘余。

“我們在這項研究中進(jìn)行了大量動力學(xué)分析，基本上是把這些行星互相拋向，也把其他行星扔向這些行星，看看是否能移除大氣層，是否能通過撞擊制造這些行星，”威爾遜說，指的是兩種可能的形成過程。“但我們不能這樣造這些星球。”

排除這些可能性后，研究人員發(fā)現(xiàn)了威爾遜所稱的“氣體枯竭”形成機(jī)制，即行星依次形成，順序與我們太陽系相反，從最內(nèi)側(cè)的行星開始向外擴(kuò)展。

“這種形成機(jī)制，即從內(nèi)側(cè)的行星開始，然后逐漸遠(yuǎn)離母星，意味著最外層的行星是在最內(nèi)層的行星之后數(shù)百萬年形成的，”威爾遜說，“而且因為它形成得晚，實際上盤中剩下的氣體和塵埃并不多，無法用來建造這顆星球?！?/p>

在我們的太陽系中，氣態(tài)巨行星最先且迅速形成，隨后是四個內(nèi)層巖石行星。海王星軌道之外還有巖石天體，如冥王星，但與LHS 1903 e相比，威爾遜說，它們體積更小，冰量豐富，且很可能形成得比其他太陽系行星晚得多，這都是由于碰撞的結(jié)果。

麻省理工學(xué)院行星科學(xué)與物理學(xué)教授、該研究合著者薩拉·西格表示，這一發(fā)現(xiàn)可能“為改變行星圍繞銀河系中最常見恒星形成的機(jī)制提供了最早的證據(jù)之一”。

然而，她說，這項研究圍繞著一個難以解釋的方向展開，因此爭論仍未解決。她在一封電子郵件中說：“即使在一個日益成熟的領(lǐng)域，新的發(fā)現(xiàn)也能提醒我們，在理解行星系統(tǒng)如何構(gòu)建方面，仍有很長的路要走。”

據(jù)加州理工學(xué)院行星科學(xué)教授希瑟·克努森介紹，LHS 1903是一個引人入勝的行星系統(tǒng)，能向科學(xué)家傳授許多關(guān)于小行星如何形成和演化的知識，她并未參與該研究?！靶行莈尤其引人注目，因為它可能承載多種不同的大氣層，且可能足夠冷，使水能夠凝結(jié)，”她在一封電子郵件中說?！坝谜材匪埂ろf伯太空望遠(yuǎn)鏡觀測這顆行星將會非常迷人，它或許能告訴我們更多關(guān)于其大氣特性的信息?！?/p>

據(jù)麻省理工學(xué)院卡夫利天體物理與空間研究所博士后研究員安娜·格里登介紹，四顆行星組成的LHS 1903系統(tǒng)可以作為研究小行星如何在不同于我們太陽的恒星周圍形成的天然實驗室。她也沒有參與這項研究。

格利登在郵件中寫道：“作者們合理地得出結(jié)論，最外層的行星很可能是在氣體稀少的區(qū)域形成的，而不是通過劇烈碰撞失去大氣層，”他說，未來的觀測可能幫助科學(xué)家探測它們的大氣層，更好地理解不同類型行星的形成和演化過程。

論文中提出的形成假說令人振奮，但行星形成是一個復(fù)雜的過程，科學(xué)家們?nèi)栽谂斫猓蜖柕哪μ胀h(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家內(nèi)斯托爾·埃斯皮諾薩警告說，他并未參與這項研究。

埃斯皮諾薩在一封電子郵件中補(bǔ)充道，行星如何在像LHS 1903這樣的小恒星周圍形成，現(xiàn)在已成為一個爭論焦點(diǎn)。“這個系統(tǒng)帶來了一個非常有趣的數(shù)據(jù)點(diǎn)，未來幾年行星形成模型都會試圖解釋它——我相信當(dāng)它們相互比較時，我們會學(xué)到關(guān)于行星形成過程的新東西！”