一顆火星大小系外行星——內(nèi)部卻像水星

（圖解：關于火星大小的系外行星 GJ 376 b 圍繞其紅矮星運行的概念圖。它是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小、最輕的系外行星之一，其成分類似于我們太陽最內(nèi)層的行星水星。圖源：NASA/ESA/G. Bacon (STScI)/MIT。）

新發(fā)現(xiàn)的火星大小系外行星

在我們的太陽系中，行星繞太陽運行往往需要數(shù)月或數(shù)年。 其中距太陽最近、繞行速度最快的行星水星繞太陽一周需要 88 天。 但天文學家已經(jīng)在遙遠的星系中發(fā)現(xiàn)了一些系外行星，它們在幾小時內(nèi)就能繞恒星運行。 本月早些時候（2021 年 12 月 2 日），研究人員宣布發(fā)現(xiàn)了一顆新行星，該行星在 7.7 小時內(nèi)繞其恒星運行。 它也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小的系外行星之一。 這顆行星被標記為 GJ 367 b。 有趣的是，它的大小與我們太陽系的第四顆行星火星差不多，但其成分與我們太陽最內(nèi)層的行星水星相似。

NASA 的 TESS 行星獵人發(fā)現(xiàn)了這顆新的系外行星。 它離地球很近，距離地球只有31光年。 研究人員于 12 月 2 日在《科學》雜志上發(fā)表了他們的同行評審結果。該論文也可作為arXiv上的免費預印本獲得。

此行星的環(huán)境或許不適宜生存

由于它離恒星太近了，GJ 367 b 不太可能適合居住。也就是說，由于這顆行星的表面可能沒有水，它大概率無法支持我們所知的生命。研究人員估計，GJ 367 b 從其恒星接收到的輻射是地球從太陽接收到的輻射的 500 倍。 在這種情況下，這顆行星連是否保有大氣層都是值得懷疑的（盡管這還不確定）。

據(jù)估計，這顆行星白天的溫度（因為它很可能被潮汐鎖定在它的恒星上）大約達到 1,500 攝氏度（2,700 華氏度）。

所以因為輻射、灼熱的溫度和可能缺乏的大氣，這個小世界似乎不甚溫馨。

（圖解：另一個關于行星GJ 367 b的概念圖。圖源：Patricia Klein/?Phys.org.)

內(nèi)部構造更像水星

種種特征使科學家對這顆行星特別感興趣——首先，它是所謂的超短周期行星。“周期”一詞指的是它圍繞紅矮星的軌道長度……這顆行星是驚人的 7.7 小時。 此行星類似于火星，半徑是地球的 72%，質(zhì)量是地球的 55%。

但是這顆行星的組成成分令人驚訝。 在內(nèi)部，GJ 376 b 不像火星或地球。 相反，它更接近于水星。

根據(jù)它的半徑和質(zhì)量，研究人員認為這顆行星有一個堅固的富含鐵的內(nèi)核，還有一些鎳。對行星內(nèi)部的進一步計算表明，核心大小可能占行星內(nèi)部結構的 86% 左右。所以在這方面，它更像水星。 麻省理工學院首席研究科學家 Roland Vanderspek 證實：我們已發(fā)現(xiàn)一個火星大小、水星成分的行星，它是迄今為止探測到的最小的行星之一，它在一個非常緊湊的軌道上圍繞一顆 M 矮星旋轉(zhuǎn)。

它是怎么被發(fā)現(xiàn)的？

天文學家在 TESS 于 2019 年拍攝的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了這顆行星。這顆名為 GJ 367 的恒星是 TESS 監(jiān)測的南半球一片天空中的眾多恒星之一。

TESS通過測量行星在恒星前方的凌日來尋找系外行星。這稱為凌日法。當行星從它們的恒星前面經(jīng)過時，從地球上看，恒星發(fā)出的光會稍微變暗?？梢酝ㄟ^研究這種現(xiàn)象來確定其是否與行星經(jīng)過有關。GJ 367 b 被證實是一顆真實的行星，而不只是誤報。

后來，研究人員還使用高精度徑向速度行星搜索器（HARPS）觀察了這顆行星的恒星。 HARPS 是位于智利的歐洲南方天文臺望遠鏡上的儀器。

(圖解：麻省理工學院首席研究員 Roland Vanderspek 是 GJ 367 b 新研究的成員之一。 圖源：MIT Kavli Institute。）

會是另一個宜居的星球？

雖然 GJ 367 b 或許并非理想的生命棲息地，但系統(tǒng)中可能仍有其他適合居住的行星。 由于存在像 GJ 367 b 這樣的巖石行星，研究人員認為該星系中也可能存在其他行星。 麻省理工學院高級研究科學家喬治·里克（George Ricker）表示：“對于這類恒星，宜居帶將位于一個月長的軌道附近。 由于這顆恒星離我們?nèi)绱酥胰绱嗣髁粒覀兒苡锌赡茉谶@個系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)其他行星。它吸引著我們不斷探索。

(圖解：對美國宇航局 TESS 太空望遠鏡的藝術概念圖，在其觀察數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了 GJ 367 b。 圖源：NASA/戈達德太空飛行中心）

如果這個系統(tǒng)中還有其他行星，它們可以解釋GJ 367 b 為何如此近距離地繞恒星運行。正如 TESS 團隊成員 Natalia Guerrero 所說：“了解這些行星如何接近它們的恒星好像偵探故事——為什么這顆行星缺少它的外層大氣？ 它是如何向內(nèi)移動的？ 這個過程是平和的還是狂暴的？ 希望這個系統(tǒng)能給我們更多的答案?！?/p>

BY: Paul Scott Anderson

FY: Gigi Wei

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