这个神秘的星球可能会变成一个水世界

一颗距离地球仅 138 光年的神秘系外行星可能正在发生转变。

对一颗名为 HD-207496b 的系外行星的分析表明，这颗行星的质量和半径分别是地球的 6.1 倍和 2.25 倍，要么拥有气态大气层，要么拥有全球海洋，要么两者兼而有之——而且它可能是缩小成为超级地球。

这可以帮助天文学家解开系外行星探测中的一个谜团，即比地球大的岩石行星和比海王星小的气态行星之间的差距。但它将更仔细地观察这颗神秘的系外行星，以确定其大气特征。

这是一个多样化的星系，有许多非常不同的系外行星。在撰写本文时，天文学家已经发现并确认了大约 5,300 个太阳系外的世界，其中未经确认的候选世界数量几乎是其两倍。

有了这些信息，科学家们就可以进行统计分析，找出行星系统的趋势。我们了解到的一件有趣的事情是，质量在地球 1.5 到 2 倍之间且轨道短于 100 天左右的系外行星明显稀缺。

这被称为小行星半径谷。在它下面，我们通常会发现地球、金星和火星等岩石世界；我们称它们为超级地球。

在它的上方，我们发现了大气层浓厚的世界，例如微型海王星，我们称它们为微型海王星。

山谷的原因尚不完全清楚，但越来越多的证据开始表明，与主星的距离很近与它有关。有可能低于某个临界阈值，系外行星没有足够的质量来保持对其大气的引力控制（气体被恒星的辐射蒸发）。

我们已经探测到几个世界，其中包含关于这个过程的线索，科学家们正在寻找更多，使用位于智利拉西拉天文台的欧洲南方天文台 3.6 米望远镜上的高精度径向速度行星搜索器 (HARPS)，跟进基于 美国航天局 天基系外行星搜寻望远镜 TESS 确定的候选人。

这就是由葡萄牙波尔图大学的天体物理学家苏珊娜巴罗斯领导的国际团队来到 HD-207496b 的原因。

TESS 通过凝视一片天空来寻找系外行星，其灵敏的仪器调谐到星光中非常微弱的下降，这可能是绕行的系外行星在我们和恒星之间经过或凌日的证据。

如果这些凌日有规律地发生，天文学家可以很容易地推断出轨道天体的存在并确定其周期。

如果已知恒星的亮度，那么凌日倾角的深度——有多少星光被阻挡——可以让天文学家计算出轨道天体的半径。

HARPS 检测另一个指标。当一颗系外行星与一颗恒星一起运行时，它会施加自己的引力。从技术上讲，系外行星并不围绕恒星运行；相反，这两个物体围绕一个共同的质心运行，称为质心。因为恒星比它们所在的世界大得多，所以它们不会移动太多，而只是在原地微小地摆动。

这就是 HARPS 可以测量的。当恒星摆动着靠近和远离我们时，它发出的光的波长会发生变化，当恒星靠近时会压缩，而当恒星远离时会拉伸。恒星移动多少取决于系外行星的质量，因此天文学家也可以计算出来。

一旦知道系外行星的质量和半径，就可以将它们放在一起计算其密度。这是真正有趣的地方，因为密度可以用来推断系外行星的构成。

当 TESS 发现一颗靠近半径谷的系外行星时，半径是地球的 2.25 倍，轨道周期为 6.44 天，还有一颗名为 HD-207496 的橙矮星，他们来到 HARPS 进行近距离观察。HARPS 数据显示，HD-207496b 的质量约为地球的 6.1 倍。

这意味着系外行星的密度约为每立方厘米 3.27 克。这比地球上每立方厘米 5.51 克的密度要低得多，这意味着 HD-207496b 的成分并不完全是岩石。因此，研究人员进行了建模，以了解世界是由什么构成的。

“我们发现 HD-207496b 的密度低于地球，因此我们预计它的成分中含有大量的水和/或气体，”研究人员在他们的论文中写道。“根据行星的内部结构模型，我们得出结论，这颗行星要么有一个富含水的包层，要么有一个富含气体的包层，或者两者兼而有之。”

蒸发模型表明，如果系外行星有富含氢气和氦气的大气层，这种状态是暂时的：恒星将在 5.2 亿年内完全剥离系外行星。也有可能大气层已经消失，HD-207496b已经是光秃秃的海洋世界了。

“总的来说，”研究人员写道，“我们预计这颗行星既有水又有 H/He 包层，并且介于这两种模型之间。”

这颗恒星 HD-207496 相对年轻，大约有 5.2 亿年的历史。这意味着它代表了一个难得的机会来研究其中一颗系外行星在转变为裸露的超级地球之前的年轻时期，如果这确实存在于 HD-207496b 中的话。

如果有后续研究来表征大气层，应该会揭示这个神秘世界的真实性质和最终命运。

该研究已被Astronomy & Astrophysics接受，并可在 arXiv 上找到。