116光年外，发现完全不同的恒星系，彻底颠覆现有科学理论

据研究人员利用NASA和欧洲航天局（ESA）的望远镜发现该系统，距离地球约116光年的系外行星系统可能会颠覆行星形成的格局。

四颗行星绕着LHS 1903运行——这是一颗红矮星，是宇宙中最常见的恒星类型——并且排列成一种奇特的顺序。最内侧的行星是岩石的，接下来的两个是气态的，然后，出乎意料的是，最外层的行星也是岩石的。

这种排列与银河系及我们太阳系中常见的模式相矛盾，岩石行星（水星、金星、地球和火星）更靠近太阳运行，而气态行星（木星、土星、天王星和海王星）则更远。

天文学家怀疑这种常见模式是因为行星形成在年轻恒星周围的气体和尘埃盘中，而靠近天体的温度更高。在这些内部区域，挥发性化合物如水和二氧化碳被汽化，而只有能耐高温的材料——如铁和成岩矿物——才能聚集成固体颗粒。因此，在那里形成的行星主要是岩石行星。

在离恒星更远的地方，科学家称之为“雪线”之外，温度足够低，水和其他化合物能够凝结成坚硬的冰——这一过程使行星核心能够快速生长。一旦形成中的行星质量达到地球的约10倍，其引力足以吸入大量氢和氦，在某些情况下，这种失控的生长会产生如木星或土星这样的巨大气体行星。

“行星形成的范式是，我们有非常靠近恒星的岩石内行星，就像我们的太阳系一样，”英国华威大学物理系助理教授、该发现研究的第一作者托马斯·威尔逊说，该研究于周四发表在《科学》杂志上。“这是我们第一次遇到一颗岩石行星离其主星如此遥远，且继这些富含气体的行星之后。”

这颗意想不到的岩石行星，名为LHS 1903 e，其半径约为地球的1.7倍，天文学家称之为“超级地球”——一个体积较大的地球，密度和成分相似。但为什么它会在那里，违背逻辑和以往观察？

威尔逊说：“我们认为这些行星是在彼此截然不同的环境中形成的，这正是这个系统的独特之处。这颗外行星比中间两颗行星更岩石化，按标准形成理论是不应该发生的。但我们认为它形成得比其他行星晚。”

该行星系统最初是通过2018年发射的NASA太空望远镜——凌日系外行星巡天卫星（TESS）发现的，目的是发现新的系外行星。随后，该系统使用欧洲航天局的CHaracterising ExOPlanet卫星（Cheops）进行分析，该卫星于2019年发射，用于研究已知拥有系外行星的恒星。研究人员还利用了来自世界其他望远镜的数据，促成了大规模的国际合作。

在确认了“内外翻转”行星系统的奇异发现后，科学家们测试了一些假说，试图解释最外层岩石行星的存在，希望弄清楚它是通过其他行星碰撞形成的，还是一颗富含气体、失去外层包层的行星残余。

“我们在这项研究中进行了大量动力学分析，基本上是把这些行星互相抛向，也把其他行星扔向这些行星，看看是否能移除大气层，是否能通过撞击制造这些行星，”威尔逊说，指的是两种可能的形成过程。“但我们不能这样造这些星球。”

排除这些可能性后，研究人员发现了威尔逊所称的“气体枯竭”形成机制，即行星依次形成，顺序与我们太阳系相反，从最内侧的行星开始向外扩展。

“这种形成机制，即从内侧的行星开始，然后逐渐远离母星，意味着最外层的行星是在最内层的行星之后数百万年形成的，”威尔逊说，“而且因为它形成得晚，实际上盘中剩下的气体和尘埃并不多，无法用来建造这颗星球。”

在我们的太阳系中，气态巨行星最先且迅速形成，随后是四个内层岩石行星。海王星轨道之外还有岩石天体，如冥王星，但与LHS 1903 e相比，威尔逊说，它们体积更小，冰量丰富，且很可能形成得比其他太阳系行星晚得多，这都是由于碰撞的结果。

麻省理工学院行星科学与物理学教授、该研究合著者萨拉·西格表示，这一发现可能“为改变行星围绕银河系中最常见恒星形成的机制提供了最早的证据之一”。

然而，她说，这项研究围绕着一个难以解释的方向展开，因此争论仍未解决。她在一封电子邮件中说：“即使在一个日益成熟的领域，新的发现也能提醒我们，在理解行星系统如何构建方面，仍有很长的路要走。”

据加州理工学院行星科学教授希瑟·克努森介绍，LHS 1903是一个引人入胜的行星系统，能向科学家传授许多关于小行星如何形成和演化的知识，她并未参与该研究。“行星e尤其引人注目，因为它可能承载多种不同的大气层，且可能足够冷，使水能够凝结，”她在一封电子邮件中说。“用詹姆斯·韦伯太空望远镜观测这颗行星将会非常迷人，它或许能告诉我们更多关于其大气特性的信息。”

据麻省理工学院卡夫利天体物理与空间研究所博士后研究员安娜·格里登介绍，四颗行星组成的LHS 1903系统可以作为研究小行星如何在不同于我们太阳的恒星周围形成的天然实验室。她也没有参与这项研究。

格利登在邮件中写道：“作者们合理地得出结论，最外层的行星很可能是在气体稀少的区域形成的，而不是通过剧烈碰撞失去大气层，”他说，未来的观测可能帮助科学家探测它们的大气层，更好地理解不同类型行星的形成和演化过程。

论文中提出的形成假说令人振奋，但行星形成是一个复杂的过程，科学家们仍在努力理解，巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天文学家内斯托尔·埃斯皮诺萨警告说，他并未参与这项研究。

埃斯皮诺萨在一封电子邮件中补充道，行星如何在像LHS 1903这样的小恒星周围形成，现在已成为一个争论焦点。“这个系统带来了一个非常有趣的数据点，未来几年行星形成模型都会试图解释它——我相信当它们相互比较时，我们会学到关于行星形成过程的新东西！”