北京時間8月7日，據(jù)外媒報道，太陽形成后，其起源云留下的塵埃和氣體慢慢旋轉(zhuǎn)，逐漸形成了我們今天看到的八大行星。小型巖質(zhì)行星靠近太陽，而巨大的氣態(tài)行星則漂浮在太陽系的遠(yuǎn)端。這個過程在銀河系中無數(shù)的恒星周圍不斷重復(fù)，形成了許多大小不一的行星。不過，從目前的觀測來看，比地球稍大的行星非常罕見。

凌日系外行星勘測衛(wèi)星（TESS）是美國宇航局用來尋找行星的最新太空望遠(yuǎn)鏡。它已經(jīng)運營一年多了。盡管TESS記錄了越來越多的系外行星，但天文學(xué)家對于行星大小的困惑并沒有得到解決。 2017年，天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)行星大小存在神秘差距。這一差距表明，科學(xué)家需要一些新的想法來解釋行星是如何形成的，無論是在更廣闊的宇宙中還是在我們自己的太陽系中。

自2018 年4 月發(fā)射以來，天文學(xué)家已利用TESS 發(fā)現(xiàn)了數(shù)百顆可能圍繞我們最近的恒星運行的行星，其中包括目前已確認(rèn)的24 顆。銀河系中似乎有許多較小的行星，尤其是那些體積是地球（或地球附近的其他行星）的兩到四倍的行星。然而，由于某種原因，半徑在地球半徑1.5到2倍之間的行星非常罕見。

這一范圍內(nèi)行星如此稀少的現(xiàn)象被稱為富爾頓間隙，以指出這一現(xiàn)象的論文的主要作者本杰明·富爾頓的名字命名。富爾頓間隙首先出現(xiàn)在開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的觀測中。盡管TESS的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中還沒有足夠的行星來證實或反駁富爾頓間隙，但這種趨勢仍在繼續(xù)。天文學(xué)家表示，富爾頓間隙可能不會消失。

一組研究人員報告說，他們發(fā)現(xiàn)了一個恒星系統(tǒng)，富爾頓間隙兩側(cè)都有一顆行星。一顆是所謂的迷你海王星，半徑約為地球的2.6倍；另一個比地球稍小，大約是地球大小的90%。后者是TESS 記錄的第一顆近似地球大小的系外行星。

行星半徑中的富爾頓間隙可能是由行星形成的某些規(guī)律及其早期條件造成的。由于行星的大氣層占據(jù)了其半徑的很大一部分，因此圍繞大氣層可能發(fā)生的情況有很多猜測。一種可能性是逆向金發(fā)姑娘原理，即具有大氣層的中型巖石行星無法持續(xù)存在，或者行星足夠大以保留大氣層。如果行星的大小適中，那么它可能不夠大，并且會很快失去大氣層，這就像一場拔河比賽；夾在中間真的很難。

雖然一定程度的大氣損失是一個合理的猜測，但這只是三個常見想法之一。另一種理論認(rèn)為，富爾頓間隙直接源于行星形成，可能是由于恒星誕生時留下的氣體和塵埃的位置或成分所致。或者，正如第三種理論所表明的那樣，行星自身的冷卻過程可能會導(dǎo)致大氣蒸發(fā)，這種效應(yīng)被稱為核心驅(qū)動的質(zhì)量損失，當(dāng)一定大小的行星從內(nèi)部向太空移動時就會發(fā)生這種情況。當(dāng)它們輻射熱量時，它們的大氣層被吹走，這可能導(dǎo)致它們落到半徑間隙的另一側(cè)。

富爾頓差距為新興統(tǒng)計模式增添了細(xì)節(jié)。在許多系外行星系統(tǒng)中，比如我們的太陽系，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)較小的行星往往靠近其主恒星，而較大的行星則距離較遠(yuǎn)。前者與恒星之間的距離可能是其尺寸較小的原因之一。最初，它們可以像遙遠(yuǎn)的大行星一樣大，但在恒星熾熱的呼吸和紫外線輻射的影響下，它們失去了大氣層，因此損失了很多質(zhì)量。

科學(xué)家認(rèn)為火星可能經(jīng)歷過類似的事情。一開始，火星的大氣層比較厚，但一旦失去磁場的保護，太陽就會慢慢吹走它的大氣層。甚至地球大氣層也在失去部分氫。其中一些行星系統(tǒng)可能經(jīng)歷過更嚴(yán)重的事件。早期的歷史以及未來，科學(xué)家們都希望能夠看看它們的大氣層，也許這會給我們一些啟發(fā)。

至于這些系外行星的組成，天文學(xué)家仍然不確定其中大多數(shù)的內(nèi)部是什么樣的。最有爭議的是體積是地球兩到四倍的行星，被稱為超級地球，有時也被稱為迷你海王星。一些天文學(xué)家認(rèn)為它們是包裹在厚厚的氫大氣層中的巖石行星，而另一些天文學(xué)家則認(rèn)為它們被水包圍，無論是固體冰、液態(tài)水還是水蒸氣。

不久前，哈佛大學(xué)天文學(xué)家曾麗領(lǐng)導(dǎo)的團隊報告了計算機模擬的結(jié)果，表明這些常見的系外行星很可能是水世界。有些行星可能有多達(dá)50% 是水，而且這種水可以以各種奇異的形式出現(xiàn)。曾力表示，這種水可能一直都是液態(tài)，或者存在于地表以下數(shù)千公里處，被壓縮成高壓冰的形式，類似于新發(fā)現(xiàn)的超離子冰。

這些高壓冰本質(zhì)上就像地球地幔深處的硅酸鹽巖石，在一些海洋中又熱又硬，深不可測。與我們的地球相比，它們是完全不同的世界。

這些超級地球或迷你海王星可能比我們太陽系中的行星更常見，而且宇宙中可能確實沒有像地球這樣的行星。然而，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡花了近十年的時間才在其探測到的大量行星中找到模式，而TESS 才剛剛開始。開普勒研究天鵝座的一小塊天空，而TESS 將研究整個天空，其面積比開普勒的視野大400 倍。 TESS 將聚焦于離我們較近的明亮恒星，這將使地面望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)觀測成為可能。

TESS 對遠(yuǎn)距離繞恒星運行的行星進行長期觀測的結(jié)果令人興奮。這些行星更難看到。 TESS 通過研究恒星亮度中光點的變化來探測行星的存在。遠(yuǎn)離主恒星的行星需要很長時間才能從其前面經(jīng)過，從而形成更容易捕獲的延伸光斑。它們的星光更加暗淡。毫無疑問，從這個角度對行星得出任何確定的結(jié)論將面臨巨大的挑戰(zhàn)。 （任天堂）