系外行星与天体生物学

超级地球

我们的太阳系有一处奇怪的空缺:在最大的岩石世界地球,与最小的气冰巨行星海王星之间,什么也没有。然而放眼整个银河,恰好落进这道空缺的行星,竟是最常见的一类。超级地球,就是一种比地球更大、更重,却又小于天王星和海王星这两颗冰巨星的行星——一整类世界,奇怪的是,我们自己的太阳系里完全没有。

粗略地说,超级地球的半径从略大于地球,一直到约一点五到两倍地球半径,质量则从几倍到或许十倍地球质量。这个名字说的是大小,而非这颗行星是否宜居;一颗超级地球可以是温和的岩石球,也可以是酷热的熔岩世界,或是裹着厚厚大气的某种东西。在一点五到一点六倍地球半径附近有一道重要的分界线:在它以下,行星往往致密而岩质,像放大版的地球;在它以上,行星往往包着厚厚的气壳,渐渐过渡成另一类。要判定某颗行星属于哪一边,需要同时掌握它的半径(来自凌星)和质量(来自视向速度或时刻法),才能算出它的密度。

超级地球之所以重要,是因为它们数量众多——巡天表明,很大一部分恒星都拥有一颗或几颗——所以它们处在「潜在宜居世界有多普遍」这一问题的中心。由于比地球大,它们也相对更容易被探测和研究,成为测量大气的首选目标。一个值得记住的提醒:超级地球绝不是一个更大、更友善的地球。更大的质量,可能意味着压垮一切的引力、令人窒息的浓密大气,或剧烈的地质活动,而这些常见世界究竟是什么模样,我们至今仍在摸索。

巡天揭示出一道引人注目的「半径峡谷」:半径直到约一点五倍地球的行星很多(多半是岩质超级地球),半径在约两倍以上的也很多(多半是裹气的迷你海王星),夹在中间的却相对很少——这暗示某些行星会被恒星剥走大气,从而横跨这道空缺缩小下去。

比地球大、比海王星小——一种常见的世界,太阳系却恰好没有。

超级地球指的是一个尺寸区间,而非友善的地球孪生星;许多并不宜居,而某颗究竟是岩质还是裹气,取决于它实测的密度。

又称
super Earthrocky super-Earth超地球超级类地行星