超级地球、迷你海王星还是亚海王星?

地球,旁边有很多大的蓝带行星。

海王星的质量大约是地球的 17 倍。质量会产生引力。所以海王星的自引力比地球的强:行星把自己挤压得更紧。因此海王星的半径只有地球的 4 倍。到目前为止,许多已知的系外行星的大小和质量介于地球和海王星之间。但是怎么称呼他们呢?超级地球、迷你海王星、亚海王星?全部 3 个?图片来自美国宇航局/天文学.

超级地球、迷你海王星或亚海王星

一些最广为人知的系外行星——围绕遥远恒星运行的世界——比地球大,但比海王星小。这听起来很简单,但大自然并不总是那么整洁。天文学家使用多种术语——超级地球,迷你海王星次海王星– 对于大小和/或质量介于地球和海王星之间的世界。这些术语被不同的天文学家和天文学作家互换使用,有时还可以互换使用。这些词究竟是什么意思?

一个警告。系外行星研究是新的。直到 1990 年代初,天文学家才能够观察和研究遥远的行星。即使我们的银河系可能包含数十亿颗系外行星.因此,天文学家本身并不总是使用这些术语来表示相同的事物。仿佛他们是探险家,站在浩瀚海洋的岸边,面前有十亿个未知的岛屿。每个岛屿世界都是不同的……就像不同的雪花.

我们如何理解这些术语。我们可以列出超级地球、迷你海王星和亚海王星之间的一些相似之处吗?我们可以列出一些差异吗?

是的。

行星科学家Renyu Hu在美国宇航局喷气推进实验室,他在模拟塑造行星和系外行星大气的物理和化学过程方面拥有专业知识。他是一本书的主要作者最近的论文关于他的团队的称呼次海王星.该论文讨论了特定地区的系外行星群半径范围。胡在一封电子邮件中告诉 ForVM:

事实上,迷你海王星、亚海王星、超级地球等术语有时会让人非常困惑。我们在本文中没有使用“超级地球”这个术语,因为这个术语可能意味着地球的放大版本,不仅在质量/半径方面,而且在行星组成方面(即,巨大的地幔和地壳以及一个薄海洋层)。

[我们的] 论文主要针对 1.7-3.5 地球半径范围内的行星。从系外行星调查开普勒以及许多后续的观察,我们现在知道,1.7-3.5 地球半径的行星构成了不同于地球半径的行星种群。<1.7-Earth-radii planets.

不仅仅是我们

胡继续说:

系外行星社区……尚未就这些 1.7-3.5 地球半径行星的最佳名称达成一致意见。这是因为我们不知道它们是由什么制成的。它们可能是具有大量[氢]大气的岩石行星。也许它们可以被称为具有极端/异国情调的超级地球。有的同事叫他们气体矮人.它们也可能是具有大量水层的行星。因此,也许它们可以被称为“海洋行星”或“水世界”。或者,它们可能是具有大量水*和*大量氢(H2)大气层的行星,例如海王星。因此它们可以被称为“迷你海王星”。

胡说他希望他最近在不久的将来,将激发对该质量范围内的系外行星的更多观察。

微笑的男人,戴着眼镜,身后是峡谷。

NASA 喷气推进实验室的 Renyu Hu 提供了一些关于超级地球、迷你海王星和亚海王星的宝贵见解。谢谢你,仁宇!图像通过加州理工学院.

超级地球

超级地球比地球大但比海王星小。它们通常(但不总是)在 1.2 到 2 个地球半径之间。超级地球的定义主要是它们的质量,而不是它们的大小。它们的组成可以根据它们的密度而变化。像迷你海王星一样,一些低密度的超级地球可能有氢和氦的大气层。较高密度的可能主要由水组成(水世界),或者具有非常密集的核心和厚厚的扩展大气。

许多超级地球可能是岩石,就像我们太阳系中的类地行星一样,地质活动增强。他们可能有更先进的板块构造比地球。另一方面,一些研究表明,超级地球的地壳可能太坚固,不容易被岩浆分解成板块。

拥有海洋的超级地球可能非常适合居住并有利于生命的进化。科学家说他们可能有带岛链的较浅的海洋,这将是理想的生物多样性.

大海和云彩在星空背景下的大灰色、表面粗糙的行星。

艺术家的超级地球概念开普勒-62f.这些行星的大小和质量介于地球和海王星之间。它们通常被认为是岩石世界。图片来自 NASA Ames/JPL-Caltech/网络.

迷你海王星……和海斯人?

迷你海王星通常认为具有厚厚的氢氦气氛。但是,与超级地球一样,成分似乎存在变化的空间,包括深层冰、岩石或液态海洋(由水、氨、两者的混合物或更重的挥发物组成)。

为了增加命名的复杂性,最近的另一项研究表明,超级地球到迷你海王星的大小范围内可能还有另一类行星:海斯行星.这些星球的直径高达地球直径的 2.6 倍,温度高达 200 摄氏度(约 400 华氏度)和厚厚的氢大气层。

尽管它们通常比地球更热,但科学家们表示,其中一些仍然适合居住,至少对于微生物而言。

超级地球、迷你海王星和亚海王星系外行星:以本地恒星为背景的大型蓝色行星。

艺术家对迷你海王星的概念。这些世界的大小和质量介于地球和海王星之间,但不像超级地球那样多岩石。相反,它们可能有厚厚的氢氦气氛。和/或它们可能有很深的冰层、岩石或液态海洋。图片来自 R. Hurt/ IPAC/ Caltech/科学新闻网.

次海王星呢?

次海王星通常是任何具有较小半径比海王星,虽然有些可能仍然更大。这可能包括迷你海王星和超级地球。然而,正如您所看到的,这个包罗万象的标签可能会引起更多的混乱。

我们的太阳系中没有亚海王星(除非假设第九行星原来是一个),尽管现在已知它们在其他恒星周围比海王星大小的世界更常见。

有云带的大行星。另一颗行星,背景中有两个太阳和恒星。

艺术家对次海王星的概念。亚海王星可以是半径比海王星小但质量更大的行星。或者它可以表示质量比海王星小,但半径更大的行星……在这种情况下,它可能被称为超级粉扑.叹。图片来自 NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle/.

正如我们所见,在地球和海王星之间存在着各种各样的行星。为什么没有呢?试图区分它们可能会令人困惑,但我们对它们了解得越多,我们就会越了解它们。这篇文章有望为这些奇异世界之间的异同以及它们的定义方式提供一个粗略的指南。

底线:这三种已知的系外行星有时会混淆:超级地球、迷你海王星和亚海王星。有哪些相同点和不同点?它们是如何定义的?在这里,我们尝试根据行星科学家的意见将它们分类。

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资料来源(预印本):通过溶解度平衡与气体热化学的过境特征揭示温带亚海王星上的笼罩海洋