银河系多数岩质行星构造或和地球完全不同

5 月 24 日消息，我们对太阳系内的行星已有诸多认知，长期以来，我们都认为银河系其他区域的行星大致也是这般模样。岩质行星有着固定的结构：致密的金属内核、硅酸盐地幔，以及表层稀薄的大气层。这套结构用来解释地球完全成立。

但一篇提交至《天体物理学杂志》的最新研究论文表明，宇宙中绝大多数岩质行星或许并不遵循这一结构规律。人类在其他恒星周围发现的行星里，数量最多的是亚海王星：这类行星体积大于地球，却小于海王星。其近亲超级地球体型稍小，且大概率早已散失绝大部分氢元素。传统理论认为，这类行星的形成过程与地球基本一致，只是表层留存的气体体量有所区别。铁元素沉降至星体中心，硅酸盐岩层居于中层，氢气体则覆盖在最外侧。

然而新研究发现了特殊情况。在亚海王星内部的高压高温环境下，氢、硅酸盐与铁的性质和地球表层截然不同。温度超过 4000 开尔文时，氢与熔融硅酸盐会完全相融，不再互不相溶，而是融为一体，形成单一流体。这项研究成果已上传至预印本网站 arxiv，研究团队据此推演了这类行星的内部构造，得出的结论出人意料。

若行星捕获的氢质量占比不足自身总质量的百分之一，便会沿袭地球的构造模式，形成独立的金属内核。可一旦氢含量超过该比例，行星内部就会变为铁、硅酸盐与氢混合翻腾的统一流体，不存在内核与地幔之分，直至星体中心数千公里范围内，物质成分都均匀一致。

IT之家注意到，这与以往绘制的行星剖面图截然不同。行星内部结构，决定了星体冷却速度、大气留存能力以及半径的长期变化规律。研究团队表示，这种物质相融理论，能够解释过往分层结构模型难以说明的诸多系外行星特征。

其中一项特征便是半径空隙。詹姆斯?韦伯太空望远镜与开普勒太空望远镜观测发现，体型介于超级地球和亚海王星之间的行星数量异常稀少。

另一项特征是行星半径与公转周期的关联规律。若假设年轻的亚海王星会将大量氢封存于相融态内部，随着星体降温、物质相融区域不断缩小，氢会慢慢释放到外层大气中，上述两种现象便能得到合理解释。数亿年间，氢如同气泡一般从岩体中不断析出。

该理论具备可验证的实际推论，这也让这份研究不再局限于理论猜想。倘若氢持续从星体内部析出汇入大气层，年轻亚海王星的收缩速度就会低于传统模型的测算结果。

相较于对应星龄的理论体型，这类行星实际会显得更为膨胀。如今人类已观测到诞生仅数千万年的幼年恒星周边存在亚海王星，恰好可以验证这一特征。韦布望远镜与新一代凌星观测项目，将对此展开精准测算。

该理论也存在客观局限性。模型基于氢、硅酸盐、铁在实验室匝剔法复刻的极端环境下的性质推演得出，不过高压实验技术正逐步跟进突破。这类行星的内部热量收支尚无定论，参数的微小偏差都会造成预测结果出现误差。同时研究采用的逆向建模方式，是依托观测星体数据反推形成机理，得出的结论偏向统计规律，而非绝对定论。

即便如此，这项核心观点清晰且极具颠覆性：银河系中数量最多的行星，内部构造或许和地球截然不同。我们熟知的行星致密金属内核，在宇宙中或许只是特例，而非普遍形态。地球反倒可能是与众不同的特殊星体。