事實(shí)證明，系外行星就像去國家博覽會(huì)一樣甜：美國宇航局開普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)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5億年歷史的年輕恒星運(yùn)行，它們是新生的行星，幾乎和氣態(tài)巨星一樣大，盡管它們的重量不到地球質(zhì)量的10倍。利用美國宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，研究人員對被稱為開普勒-51b和開普勒-51d的兩個(gè)“美味”行星進(jìn)行了后續(xù)觀測。發(fā)現(xiàn)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(xué)科普：丹佛舉行的第232屆美國天文學(xué)會(huì)半年度會(huì)議上展示了初步結(jié)果：這是迄今為止發(fā)現(xiàn)密度最低的系外行星。一種不尋常的類似于超級泡芙的類比——一種甜蜜的享受。想讓你想象一下由棉花糖制成的巨大行星，毛茸茸的巨人。2011年開普勒發(fā)現(xiàn)了圍繞年輕恒星開普勒51低密度行星，后來的研究證實(shí)這顆行星有兩個(gè)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(xué)家們利用哈勃望遠(yuǎn)鏡探測了51b和51d大氣的化學(xué)成分，這兩顆行星在它們的恒星和地球之間經(jīng)過了兩次。

這是一幅藝術(shù)圖像，描繪一顆外行星的膨脹大氣層。圖片：NASA

第三個(gè)行星51c，只夾住了系統(tǒng)太陽的邊緣，不讓它的大氣層被發(fā)現(xiàn)，所以并不是新研究的一部分。研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩顆行星都產(chǎn)生了一個(gè)信號，表明被稱為氣溶膠的微小粒子主導(dǎo)著大氣。這些氣溶膠可以由巨大的云堤產(chǎn)生，也可以是環(huán)繞地球的霧霾的標(biāo)志。最好的猜測是不是在處理某種類型的云凝結(jié)，”羅伯茨說，可能要處理的是某種光化學(xué)煙霧，只是不知道它是由什么構(gòu)成的。在太陽系中，土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六是唯一一個(gè)由碳?xì)浠衔锝M成的薄霧層主導(dǎo)的，很可能是甲烷和乙烷。巨大的月球可能會(huì)提供對超級泡的深入了解，這可能會(huì)產(chǎn)生一種擴(kuò)展版的霧霾，我們可能會(huì)看到一些真正毛茸茸的泰坦。

棉花糖行星

計(jì)算行星的密度你需要回到高中物理，物體密度是它質(zhì)量除以它的體積，體積是由半徑?jīng)Q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(zhì)量。為了找到它們的半徑和體積，科學(xué)家們將這顆行星的大小與其恒星進(jìn)行了比較。通過對這顆恒星的重新了解，羅伯茨和她的同事們能夠確定一個(gè)更精確的半徑。Kepler-51b的質(zhì)量是地球的兩倍，半徑是地球的七倍，它每45天繞著恒星轉(zhuǎn)一圈。開普勒-51d的公轉(zhuǎn)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(gè)兄弟，開普勒-51c，環(huán)繞這顆恒星需要85天，半徑是地球的四倍。

通過將更新后的質(zhì)量與修正后的半徑結(jié)合起來，研究人員可以計(jì)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(gè)足夠大的浴缸，它就能漂浮在水中。要弄清楚這在現(xiàn)實(shí)世界中意味著什么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(fā)現(xiàn)白色的糖果還是太濃了，這簡直是一團(tuán)糟。為了扣除棉花糖，她去了雜貨店買了幾箱棉花糖，新紡成的材料不夠致密，但她希望預(yù)包裝的浴缸能工作。她測量了容器的體積，并對材料進(jìn)行了稱重，以計(jì)算其密度，這與超級膨脹非常接近。

年輕的行星

為什么這些行星如此稠密？羅伯茨認(rèn)為行星早期可能會(huì)起到關(guān)鍵作用。行星因塵埃和巖石碰撞而形成，以建立一個(gè)世界。當(dāng)巖心足夠大的時(shí)候，它的重力會(huì)吸收較輕的氣體，從而形成大氣層。根據(jù)模型，這三個(gè)超級膨脹的行星形成于他們系統(tǒng)的雪線之外，這是圍繞著中心恒星的無形邊界，那里的氣體足夠冷，可以凝結(jié)成冰。然后行星向內(nèi)遷移，到達(dá)它們當(dāng)前的軌道。當(dāng)它們靠近溫暖的恒星時(shí)，它們的冰融化了，形成了一種氣體大氣，開始膨脹。

當(dāng)行星從形成它們的碰撞中開始溫暖時(shí)，它們會(huì)隨時(shí)間冷卻下來，導(dǎo)致材料收縮。與此同時(shí)，恒星風(fēng)刮走了部分大氣。根據(jù)模型表明，在未來50億年里，當(dāng)它比現(xiàn)在的地球要老一些的時(shí)候，51b將看起來更像一個(gè)典型的海王星行星。因?yàn)樗x恒星較遠(yuǎn)，“51d可能會(huì)有點(diǎn)古怪，因?yàn)樗鼪]有那么多的大氣層。再過幾十億年，就會(huì)看到這些行星比現(xiàn)在還小。

如果你能站在其中一個(gè)超級氣流上(假設(shè)它有巖石表面)，大氣的壓力可能會(huì)高得驚人，最好浮在更高的大氣中，那里的壓力會(huì)更小。在地球生命的早期，它可能吹噓自己膨脹的大氣層，盡管它可能很快就消失了。科學(xué)家們計(jì)劃在今年夏天晚些時(shí)候提交其研究報(bào)告?，F(xiàn)在我們只需要甜美的世界來點(diǎn)綴棉花糖的顏色，比如藍(lán)色、粉色、紫色或綠色！

博科園-科學(xué)科普｜Nola Taylor Redd/Space

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