100亿年前，宇宙中已存在“超级地球”
◎本报记者 陈 曦
天闻频道
一颗行星越老，它的密度可能就越小，因为在它形成时没有那么多的重元素可用。所以研究人员认为，TOI-561b是迄今为止发现的最古老的岩质行星之一。
茫茫宇宙中，地球是演化出生命的唯一星球吗？为了寻找答案，科学家一直在探测与地球类似的岩质行星——类地行星。
1月12日，据国外媒体报道，一个国外研究团队发现了一颗“超级地球”TOI-561b。研究人员推测，TOI-561b的体积要比地球大50%，质量大约是地球的3倍，但密度却和地球差不多。
一般而言，一颗行星越老，它的密度可能就越小，因为在它形成时没有那么多的重元素可用。所以研究人员认为，TOI-561b是迄今为止发现的最古老的岩质行星之一。
行星形态各异，或源于诞生位置的不同
“超级地球”可能存在着与地球一样的岩质地表结构。但行星并非只有岩质行星一种，还有气态巨行星等。这些不同结构、不同特性的行星是如何形成的呢？
中国科学院云南天文台研究员郭建恒向科技日报记者解释说：“一般认为，在行星形成过程中，会先形成一个密度较高的金属或者岩石内核，这个内核进一步吸积周围的气体，进而形成行星。”
同样的诞生过程，为何会形成不同形态的行星？中山大学副教授刘尚飞表示，气态巨行星和岩质行星形成的时间和位置不同。气态巨行星形成于行星系统较早期，其形成时所处的位置距离主星较远，大约是3—4倍日地距离以上，此时原行星盘有较多的气体，因而当一个较大的金属核形成后，其可以大量吸积气体，从而可以形成质量像木星那么大的气态巨行星。
而岩质行星则一般是在原行星盘气体消散后，在距离主星较近的位置，即3—4倍日地距离以内，由很多较小的行星胚胎在贫气体环境中经过大量的碰撞后形成的。郭建恒解释道，在这个过程中，行星外壳处在熔融状态，会持续释放出富含水、二氧化碳和甲烷等成分的气体，形成次生大气，太阳系内岩质行星的大气成分，就被认为和这一过程有关。而且对于质量较小的行星，由于其自身引力较弱，还会导致两种结果：一是吸积的气体质量有限；二是吸积的气体可能在主星的“光致蒸发”作用下逃逸，从而形成一颗没有大气或者薄气体包裹的天体。所谓“光致蒸发”，即由于受到主星强烈的辐照，行星的气体包层经过长期的演化可能会损失殆尽。TOI-561b很可能就是一颗这样的天体，它离主星的距离只有地球到太阳距离的百分之一，因此在主星长时间的强辐照下，其大部分氢氦气体的包层被蒸发了，留下了目前所看到的、几乎是岩质的天体。
距离主星太近，让“超级地球”失去大气层
TOI-561b的年龄大约为100亿年。在它形成的时候，其主星周围的重元素丰度可能相对较小，因此不容易形成铁镍的金属内核。但组成岩石的化学元素是足够的，因此形成了岩质内核。不过，郭建恒也提醒道，由于TOI-561b的平均密度和地球差不多，并不能完全排除它的内部有一个小的金属核心。
那么，TOI-561b上是否有生命存在的可能性呢？郭建恒坦言，包括TOI-561b在内，目前发现的绝大多数“超级地球”距离恒星都非常近，极高的温度以及强烈的辐照可并不是生命的福音。
科学家普遍猜测，在“超级地球”形成的时候，其岩质内核外是有氢氦气体包层存在的，但即使“超级地球”在形成之初拥有类似气态巨行星那样的浓厚气体包层，在经过长期的“光致蒸发”作用后，仍可能只剩下一个裸露的行星核。
TOI-561b的发现，也预示着宇宙早期行星或存在“光致蒸发”现象。
科学家推测，“超级地球”不应该在距离恒星如此近的位置诞生。导致这一现象的原因，很可能是“超级地球”原本在距离恒星相对较远的地方形成，然后通过某种方式“迁移”到了目前的位置，“迁移”的具体机制目前尚无定论。
因此，行星形成的环境和恒星的演化及爆发现象密切相关，此次研究对于探索行星的形成和起源具有一定的推动作用，即这些古老的行星是如何在较低重元素的环境下形成的，与那些在高重元素环境下形成的行星对比，能够帮助我们更好地探索行星的形成机制。