岩石行星形成的统一理论可以解释超级地球的丰富性

该星系充满了质量为地球几倍的岩石行星（称为) ，天文学家一直在努力解释其原因。

一篇新论文利用木星四颗伽利略卫星的模型来解释超级地球的丰富程度及其许多奇特特征。然而，在此过程中，它推翻了一年多前同一团队在同一期刊上发表的研究成果。

早期的系外行星搜索大多发现？?，因为如果行星质量很大并且轨道靠近恒星，那么它们就更容易被发现。随着行星搜寻技术的进步，以及观测时间捕获了轨道较长的物体，行星组合发生了变化。我们的样本仍然有偏差，但如果我们考虑到这一点，我们就可以估计出真正的丰度，这表明具有讽刺意味的是，最常见的行星类别是我们自己的系统所缺乏的。

加州理工学院的康斯坦丁·巴蒂金教授在一篇论文中表示：“随着我们在过去十年中对系外行星的观测不断增长，很明显，行星形成的标准理论需要从基本原理开始进行修订。”陈述“我们需要一个理论，能够同时解释太阳系中类地行星的形成以及超级地球自相似系统的起源。”

巴蒂金和亚历山德罗·莫比德利博士需要解释的一件事是，为什么这么多行星系统都有多个质量非常相似的超级地球。长期以来，人们一直认为金星的质量是地球的 82%，这只是一个巧合，但令人惊讶的是，系统中有相当多的超级地球与其它行星的质量更接近。

加州理工学院的安德鲁·霍华德教授协助发现了这一事实，但并不是本文的作者，他说：“基本上来说，你有一个行星工厂，它只知道如何制造某种质量的行星，然后把它们一个接一个地喷射出来。”

Batygin 和 Morbidelli 举了一个近在眼前的例子：木星的四颗主要卫星体积紧密，质量也相对接近，而与该系统其他成员的巨大差距相比，它们之间的差距更大。这对卫星已经提供了一个对此的解释基于卫星是由物质环形成的。而这些环又是将尘埃颗粒拉向木星的力与将它们推出的气压之间的平衡的产物。

对于大小相同的尘埃颗粒，这些力会保持平衡。尘埃颗粒会聚集在一起，直到它们的总大小使向外的压力占主导地位，然后它们就会离开环，形成大小非常相似的卫星，尽管质量差异会稍微大一些。

作者现在认为在行星形成过程中也发生了类似的事情。原行星盘在恒星附近很热，而在更远的地方则较冷。温度足够低以允许硅酸盐气体凝结形成微小岩石的点被称为硅酸盐升华线。

“如果你是尘埃，你会在盘中感受到相当大的逆风，因为气体的轨道速度要慢一些，你会向恒星旋转；但如果你是蒸汽形式，你就会和膨胀盘中的气体一起向外旋转。所以你从蒸汽变成固体的地方就是物质积累的地方，”巴蒂金说。

行星在此形成，然后由于与盘面气体的相互作用而向恒星内部迁移。我们自己的太阳系没有产生超级地球，因为它形成的星云太过动荡。如果该理论是正确的，类似大小的行星模式将不适用于距离恒星超过地球-太阳距离一半的行星，迄今为止发现的此类行星很少。

此前 Batygin 和 Morbidelli曾提议超级地球形成于原行星盘充满冰的地方，并向内迁移。然而，如果这是真的，这些系外行星都会富含水。在他们的论文发表后的一年多时间里，人们发现岩石超级地球更为常见，这迫使作者重新思考。系外行星已经成为一个快速发展的领域。

该论文发表于自然天文学。