你見過這麼鬆軟的星球嗎？這兩顆系外行星的密度相當於棉花糖

事實證明，系外行星就像去國家博覽會一樣甜：美國宇航局開普勒太空望遠鏡發現兩顆系外行星的密度和棉花糖差不多。這兩顆行星圍繞著一顆只有5億年歷史的年輕恆星運行，它們是新生的行星，幾乎和氣態巨星一樣大，儘管它們的重量不到地球質量的10倍。利用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡，研究人員對被稱為開普勒-51b和開普勒-51d的兩個「美味」行星進行了後續觀測。發現行星上膨脹的大氣層很可能包含著一層高懸在地表之上的薄霧。行星上膨脹的大氣層把它們安置在一種罕見的系外行星上，即超級噴流。

博科園-科學科普：丹佛舉行的第232屆美國天文學會半年度會議上展示了初步結果：這是迄今為止發現密度最低的系外行星。一種不尋常的類似於超級泡芙的類比——一種甜蜜的享受。想讓你想像一下由棉花糖製成的巨大行星，毛茸茸的巨人。2011年開普勒發現了圍繞年輕恆星開普勒51低密度行星，後來的研究證實這顆行星有兩個兄弟姐妹。這三顆行星都有膨脹的大氣層，最初的觀測表明它們的密度很低。這些超級大氣引起了博爾德羅伯茨博士顧問扎克瑞·貝爾塔-湯普森(Zachory Berta-Thompson)的注意。與幾位同事一起，科學家們利用哈勃望遠鏡探測了51b和51d大氣的化學成分，這兩顆行星在它們的恆星和地球之間經過了兩次。

這是一幅藝術圖像，描繪一顆外行星的膨脹大氣層。圖片：NASA

第三個行星51c，只夾住了系統太陽的邊緣，不讓它的大氣層被發現，所以並不是新研究的一部分。研究人員發現，這兩顆行星都產生了一個信號，表明被稱為氣溶膠的微小粒子主導著大氣。這些氣溶膠可以由巨大的雲堤產生，也可以是環繞地球的霧霾的標誌。最好的猜測是不是在處理某種類型的雲凝結，」羅伯茨說，可能要處理的是某種光化學煙霧，只是不知道它是由什麼構成的。在太陽系中，土星最大的衛星土衛六是唯一一個由碳氫化合物組成的薄霧層主導的，很可能是甲烷和乙烷。巨大的月球可能會提供對超級泡的深入了解，這可能會產生一種擴展版的霧霾，我們可能會看到一些真正毛茸茸的泰坦。

棉花糖行星

計算行星的密度你需要回到高中物理，物體密度是它質量除以它的體積，體積是由半徑決定的。哈勃的精確測量幫助研究人員更好地限制了系外行星的質量。為了找到它們的半徑和體積，科學家們將這顆行星的大小與其恆星進行了比較。通過對這顆恆星的重新了解，羅伯茨和她的同事們能夠確定一個更精確的半徑。Kepler-51b的質量是地球的兩倍，半徑是地球的七倍，它每45天繞著恆星轉一圈。開普勒-51d的公轉周期為130天，體積略大，約為地球的7.5倍，半徑接近地球的10倍。第三個兄弟，開普勒-51c，環繞這顆恆星需要85天，半徑是地球的四倍。

通過將更新後的質量與修正後的半徑結合起來，研究人員可以計算出行星的密度在0.03克到0.06克每立方厘米之間。這是土星密度的十分之一，土星是太陽系密度最小的行星，如果你能找到一個足夠大的浴缸，它就能漂浮在水中。要弄清楚這在現實世界中意味著什麼需要付出更多的努力，研究人員首先想到的是棉花糖，在微波爐中熔化了一批，但發現白色的糖果還是太濃了，這簡直是一團糟。為了扣除棉花糖，她去了雜貨店買了幾箱棉花糖，新紡成的材料不夠緻密，但她希望預包裝的浴缸能工作。她測量了容器的體積，並對材料進行了稱重，以計算其密度，這與超級膨脹非常接近。

年輕的行星

為什麼這些行星如此稠密？羅伯茨認為行星早期可能會起到關鍵作用。行星因塵埃和岩石碰撞而形成，以建立一個世界。當岩心足夠大的時候，它的重力會吸收較輕的氣體，從而形成大氣層。根據模型，這三個超級膨脹的行星形成於他們系統的雪線之外，這是圍繞著中心恆星的無形邊界，那裡的氣體足夠冷，可以凝結成冰。然後行星向內遷移，到達它們當前的軌道。當它們靠近溫暖的恆星時，它們的冰融化了，形成了一種氣體大氣，開始膨脹。當行星從形成它們的碰撞中開始溫暖時，它們會隨時間冷卻下來，導致材料收縮。與此同時，恆星風颳走了部分大氣。根據模型表明，在未來50億年里，當它比現在的地球要老一些的時候，51b將看起來更像一個典型的海王星行星。

因為它離恆星較遠，「51d可能會有點古怪，因為它沒有那麼多的大氣層。再過幾十億年，就會看到這些行星比現在還小。如果你能站在其中一個超級氣流上(假設它有岩石表面)，大氣的壓力可能會高得驚人，最好浮在更高的大氣中，那裡的壓力會更小。在地球生命的早期，它可能吹噓自己膨脹的大氣層，儘管它可能很快就消失了。科學家們計劃在今年夏天晚些時候提交其研究報告。現在我們只需要甜美的世界來點綴棉花糖的顏色，比如藍色、粉色、紫色或綠色！

博科園-科學科普｜Nola Taylor Redd/Space

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