探索宇宙奧秘 · 理性思考

他們在距離我們不遠的一顆紅矮星周圍，發(fā)現(xiàn)了一個行星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)本身并無特別，有四顆行星。但蹊蹺的是，它的布局完全亂了套：在最外層軌道上，竟然安安靜靜地待著一顆巖石行星。

在我們的太陽系里，行星的排列井然有序?？拷柕乃念w行星——水星、金星、地球、火星——是致密的巖石世界。而遠離太陽的四顆行星——木星、土星、天王星、海王星——則是巨大的氣態(tài)行星。

這個模式并非偶然。理論認為，在行星形成的早期，年輕恒星發(fā)出的強烈輻射和恒星風，會像一臺巨大的吹風機，將周圍輕巧的氣體吹走。因此，在炙熱的“內(nèi)場”，行星很難抓住氣體，只能以巖石和金屬的形態(tài)存在。而在遙遠的“外場”，溫度足夠低，氣體分子運動緩慢，足以被行星的引力捕獲，從而形成厚厚的、以氫氦為主的大氣層，也就是我們看到的巨行星。

新發(fā)現(xiàn)的LHS 1903系統(tǒng)，卻是一個不按圖紙施工的“毛坯房”。

LHS 1903是一顆比太陽小得多、也暗得多的紅矮星。研究人員利用包括歐洲空間局“系外行星特性探測衛(wèi)星”（CHEOPS）在內(nèi)的多臺望遠鏡，確認了這個系統(tǒng)擁有四顆行星。

前三顆行星非常“聽話”：最內(nèi)側(cè)是一顆巖石行星，緊隨其后的是兩顆類似于“迷你海王星”的氣態(tài)行星。一切看起來都符合預期。

但第四顆行星，被命名為LHS 1903 e，卻成了那個異類。它位于系統(tǒng)的最外側(cè)，距離恒星最遠，那里本該是氣態(tài)巨行星的領(lǐng)地。數(shù)據(jù)分析卻明確無誤地顯示：LHS 1903 e是一顆巖石行星。

研究團隊首先嘗試用常規(guī)理論去解釋。是不是它曾經(jīng)被一顆巨大的天體撞擊，炸飛了原本的大氣層？或者是行星們在漫長的時間里發(fā)生了軌道遷移，互相換了位置？

但精密的數(shù)值模擬和軌道分析，將這些可能性一一排除。這顆行星，似乎打一開始，就是以巖石的形態(tài)在那里形成的。

這就引出了一個更為大膽的猜測：這個系統(tǒng)中的行星，可能并不是在同一時間、用同一種“配方”一鍋端出來的。它們很可能是“分批次、按訂單”生產(chǎn)的。

這就是一個被稱為“由內(nèi)而外”的行星形成理論。

傳統(tǒng)模型認為，行星在圍繞恒星的“原行星盤”（一個由氣體和塵埃構(gòu)成的巨大圓盤）中，幾乎是同時開始“抱團”生長的。但“由內(nèi)而外”的模型則描繪了另一幅圖景：行星的形成是一個時序過程。圓盤中的物質(zhì)從靠近恒星的地方開始凝聚，形成第一顆行星。這顆行星形成后，會像一把掃帚，清理掉其軌道附近的物質(zhì)。 隨后，新的物質(zhì)又在稍遠的地方累積，開始孕育第二顆行星。

這個過程像多米諾骨牌一樣，由內(nèi)向外，逐次觸發(fā)。關(guān)鍵在于，每一顆行星形成時，它所處的“原行星盤”環(huán)境都在發(fā)生變化。當最外側(cè)的LHS 1903 e終于開始凝聚成形時，它周圍的“原料倉庫”——氣體，可能已經(jīng)被前幾顆行星的誕生和恒星的輻射消耗殆盡了。

沒有了氣體，它就成不了一顆氣態(tài)巨行星，只能以巖石的形態(tài)定格下來。它的存在，記錄下了那個遙遠時代，系統(tǒng)“原材料”逐漸耗盡的最后時刻。

這個發(fā)現(xiàn)的意義，遠不止于找到了一顆奇怪的星球。它為我們打開了一扇新的窗戶，讓我們得以窺見行星形成過程的復雜性和多樣性。

它告訴我們，行星形成的“配方”不止一種。宇宙中存在著一個遠比我們想象中更豐富、更離奇的“行星動物園”。LHS 1903系統(tǒng)到底是極其罕見的“畸形秀”，還是一個被我們忽略了的主流模式的第一個代表？這需要更多的觀測來回答。

首先，在“地面觀測”上，我國自主研制的郭守敬望遠鏡（LAMOST）已經(jīng)發(fā)布了千萬量級的光譜數(shù)據(jù)，為尋找系外行星的“候選者”提供了堅實的基礎(chǔ)。通過分析恒星的光譜，我們可以反推出恒星的金屬含量、年齡等信息，這些都是研究行星形成的關(guān)鍵參數(shù)。

在“空間探測”上，中國已經(jīng)提出了多個極具競爭力的系外行星探測項目。例如，計劃中的“近鄰宜居系外行星巡天計劃”（CHES）和“地球2.0計劃”（ET），旨在通過高精度的天體測量和凌星法，在太陽系附近尋找真正宜居的、類似地球的系外行星。這些項目的靈敏度極高，恰恰是發(fā)現(xiàn)像LHS 1903這樣圍繞昏暗紅矮星運行的、微小行星的理想工具。

LHS 1903 e的發(fā)現(xiàn)，對中國科學家而言，既是一個挑戰(zhàn)，也是一個指引。它挑戰(zhàn)了我們對行星形成的既有認知，同時也清晰地指明了未來觀測的方向。當我們自己的CHES或ET衛(wèi)星升空后，我們或許就能系統(tǒng)地回答：在整個銀河系中，像LHS 1903這樣的系統(tǒng)到底有多少？那些遵循“由內(nèi)而外”模式形成的行星，又是否具備孕育生命的條件？

這個在遙遠恒星外圍的“蘇打餅干”，就這樣撬動了我們對整個宇宙行星形成理論的新思考?？茖W探索的魅力，正在于此。