这颗全新发现的超级地球或许吹散了自己的大气层——遥远的系外行星也许能帮助我们解答为什么几乎没有星球直径是地球的两倍这个问题。
超级地球系外行星的构想图（图源自：NASA/Ames/JPL–Caltech）
美国航空航天局的凌日系外行星巡天卫星（TESS）与智利甚大望远镜的用于岩石系外行星和稳定光谱观测的梯级光谱仪（ESPRESSO）共同发现了一颗超级地球，它或许能解答宇宙中为何缺少某些特定系外行星的谜题。
虽然这次发现只是对已知星球清单的一次小小补充，但这样的发现对于增进我们对星球形成和演化机制的理解至关重要，作为此次研究的领头人，波尔图天体物理研究所的何塞·罗德里格斯（José Rodrigues）在一份声明中表示，“我们需要发现更多的星球，才能将我们对星球的假设转变为确凿的科学事实。”
这颗名为TOI-512b的系外行星距离我们218光年。2020年，TESS首次发现了它正在进行行星“凌日”现象，即在其恒星前规律运动。从我们宇宙中的观测位置看，这一运动阻挡了一部分来自其恒星的光线。基于被阻挡的光线量，天文学家测量出TOI-512b的半径是地球的1.54倍。
为了确认TOI-512b是一颗真实存在的星球，而非由恒星活动引起的假阳性现象，甚大望远镜的ESPRESSO仪器测量了该恒星的视向速度。这是由环绕行星的引力拖拽恒星而导致的恒星自转“摆动”。ESPRESSO的测量结果确定了TOI-512b的质量是地球的3.57倍。
在了解了TOI-512b的半径和质量后，天文学家计算出其平均密度大约为5.62克/立方厘米，这比地球的平均密度5.52克/立方厘米略高。
如果TOI-512b的密度配合上地球的大小，我们或许可以认为它是一个坚固的岩石星球。但TOI-512b比地球更大更重，因此情况更为复杂。
TOI-512b以9,863,797千米的距离环绕其恒星运动，周期为7.1天。这意味着它非常炽热——因其距离恒星过近，接收到的热量是地球的112倍，因此不在宜居带内。其大小也使其紧邻研究人员所谓的“热海王星沙漠”。
天文学家们发现了大小不一、质量各异的系外行星，但地球半径1.8至2.4倍左右的行星却似乎极为罕见。这就是前面提到的“沙漠”。一种理论认为，当富含气体和冰、海王星大小的行星向其恒星内部迁移时，恒星辐射会吹走它们的大气层，带走大部分气体，最终留下一个较小的行星。
在南半球天鸽座星系中的TOI-512b星球（图源自José Rodrigues）
另一种可能性是行星形成之初，由内到外渗出的余热在持续加热其厚厚的气体层，使大气层更容易逃逸。这被称为核心驱动的质量损失。
TOI-512b可能曾是一颗类海王星行星，失去了大部分气体。基于其密度、质量和体积，罗德里格斯的团队模拟了其可能的内部结构。他们总结道，最合适的模型描述了一个小型内核，占行星质量的13%，一个占69%的地壳，以及一个占行星质量高达16%的水层，而剩下的2%则是已经流失的气体层。与之相比，地球的水质量占比仅为0.02%。
然而，如果TOI-512b的质量是通过恒星辐射减少的，那么这个星球上应该不会有任何水或大气层残留。相反，罗德里格斯的团队认为，特别是考虑到TOI-512b已有82.35亿年的高龄（尽管存在43.86亿年的误差范围），核心驱动的质量损失是更好的解释，因为这一过程可以持续数十亿年。
这并不意味着所有穿过“热海王星沙漠”的行星都会以同样的方式失去其气体包层。它们的气体层可能被恒星辐射或核心驱动的质量损失中的一种或两种所消除，这取决于行星和恒星的具体情况。正如罗德里格斯在文章开头所述，在天文学家开始得出可靠结论之前，他们需要更多的实例。
该研究还排除了TESS观测中暗示的第二颗候选行星。至于后续研究，由于距离较远，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）可能难以对这颗行星进行凌日光谱分析——即当行星凌日时，部分星光会穿过其大气层并被过滤，罗德里格斯的团队认为，JWST的这一过程可能“冗长乏味”。相反，他们提出，在智利的欧洲南部天文台，即将投入使用的39米极大望远镜上的阿玛佐内斯高色散梯级光谱仪（ANDES）或许会有更好的表现。
BY: Keith Cooper
FY: syy61
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