岩质行星

硅酸盐岩石为主要成分的行星

岩质行星（Rocky Planets）是指以硅酸盐岩石为主要成分的行星，别名又叫“岩石行星”。

简介

其主要组成成分和类地行星（Terrestrial）、地球型行星相似，但是与气体巨星有极大的不同，气体巨星可能没有固体的表面，而主要的成分是氢、氦和存在不同物理状态下的水。

构造

与类地行星构造相似，中央是一个以铁为主，且大部围绕褐矮星旋转的类地行星分为金属的核心，围绕在周围的是以硅酸盐为主的地凾。探索

①NASA 2011年1月10日宣布。开普勒空间望远镜发现了一颗绕其恒星快速运行、大小与地球相仿的小型岩质行星。这颗系外行星称为开普勒10b，是迄今在太阳系外发现的最小行星，尺寸约是地球的1.4倍，每0.84天绕其恒星运行一圈，距恒星距离比水星距太阳近23倍，白天温度可高达1371摄氏度，所以不适合生命存在。尽管它并不处在所谓适居区内，但这项发现仍对搜寻类地行星具有里程碑式意义。开普勒10b质量是地球的4.6倍，平均密度为8.8克/立方厘米。此次发现利用的是开普勒空间望远镜2009年5月至2010年1月间的观测数据。有证据表明，上述恒星系统中可能还存在另一颗行星。开普勒空间望远镜发射于2009年，是NASA首项系外类地行星搜寻任务，用于寻找尺寸与地球一样小的行星，包括处在可使液态水得以存在的适居区内行星。NASA所称的适居区温度在水的沸点以下和冰点以上。

②一项借助欧洲南方天文台（ESO）的高精度径向速度法行星搜索仪（HARPS）的新研究指出：在暗淡的红矮星周围的宜居带中，比地球稍大的岩质行星非常普遍。天文学家团队估计，单单在银河系中，这样的“超级地球”就有100多亿颗，而其中的100个可能就是太阳系的邻居。这是首次测量红矮星附近超级地球的存在比例，红矮星占据了银河系群星的80%。

这是首次测量红矮星附近较小行星（相对于气态巨行星而言）的存在比例，一个国际天文学家团队刚刚公布了相关的研究报告，他们使用的观测仪器是ESO位于智利拉西亚天文台3.6米望远镜上的HARPS光谱仪（注1）。最近的研究报告指出，银河系中行星遍地都是；因此对于确定一类重要的系外行星——红矮星宜居带中的系外行星数量，研究结果对使用不同的方法产生的差异并不敏感。

HARPS团队已经在银河系最普遍的恒星——红矮星（或M型矮星，注2）周围寻找系外行星。红矮星比太阳暗而冷，但相当长寿，而且极多——占据了银河系群星的80%。

团队领导、法国格勒诺布尔宇宙天文台兼格勒诺布尔行星物理研究所（IPAG）的Xavier Bonfils介绍说：“根据我们使用高精度径向速度法行星探测仪（HARPS）的观测结果，拥有系外行星的红矮星中，大约40%的在宜居带中拥有超级地球（注3）——水能在行星表面以液态存在。由于红矮星极为常见，银河系中约有1600亿颗之多，因此必然得出惊人的结论——单在银河系中就有上百亿个超级地球。”

有4颗行星的Gliese 581系统的合成分析，横坐标：行星质量，sin i是轨道倾角；纵坐标，公转周期，注意坐标都是对数的。蓝色区域即为宜居带，对应太阳系的金星~火星区域。橙色线为HARPS的探测极限。线型为所有行星运动的叠加效果，前面部分的尖锐波动由周期仅为5.37天的b行星产生，后面的波动由更长周期的外行星导致（后边的小周期波动，由于坐标的关系已经看不见）。

6年来，HARPS团队在南部天空精挑细选了102个红矮星样本，从中发现了9个超级地球（1~10倍地球质量的行星），其中两例位于宜居带中——Gliese 581和Gliese 667 C。天文学家能够估算这些行星的质量以及它们离恒星的距离。

通过比对所有的数据（包括没有行星的恒星数据），并考虑了已经发现的系外行星的比率，团队计算出围绕红矮星的各种行星的比例：宜居带中存在超级地球的比例约为41%，误差上限为95%，下限为28%。

另一方面，大质量行星——像太阳系中的木星、土星，在红矮星周围却很罕见。不到12%的红矮星，有望拥有巨行星（100~1000倍地球质量）。

由于太阳周围有很多红矮星，新的估算意味着在离太阳约30光年的邻近空间中，可能就存在约100颗位于红矮星宜居带的超级地球。

团队成员、瑞士日内瓦天文台的Stéphane Udry解释说：“红矮星周围的宜居带——水能在行星表面以液态存在的区域，远远比地球离太阳的距离近。但我们知道红矮星极易爆发强烈的耀斑，使行星笼罩在X线和紫外线辐射下，并灭绝生命。”

HARPS巡天中发现的一个红矮星的系外行星是Gliese 667 Cc（注5），这是三星系统中发现的第二例系外行星，几乎位于宜居带的中心。虽然它的质量超过4个地球，但它却是迄今为止最近的“影子地球”，很可能表面拥有液态水。这是继2007年发现Gliese 581d后（2009年确认），HARPS巡天发现的第二例位于红矮星宜居带中的超级地球。

团队成员Xavier Delfosse总结道：“现在我们知道邻近的红矮星中有好些超级地球，我们需要借助HARPS和未来的设备鉴别它们。其中的一些会从母恒星前方经过，这将提供令人兴奋的机会让我们研究行星的大气，并搜索生命信息。”

③如果气态巨行星向内侧的迁移是很平常的话，我们探测到岩质的类地行星的机会将大大减少。即使它们在某个太阳系的历史早期形成，也很容易因一个木星大小的行星从附近经过而被带离轨道或者破坏掉。地球的存在似乎取决于木星保持在了它所形成的位置上，其原因尚不清楚。目前，在大多数探测到的太阳系中，在我们预计存在岩质“地球”的位置上是一个气态巨行星。应当承认我们的技术有利于探测离恒星较近的大型行星。而进一步观测可能说明我们的太阳系终究一点也不特殊。这是一个基础问题，我们在接下来的10年中将有能力解答这一问题，直接寻找其他“地球”的任务已经在计划中。

有些时候观测者从地球上可以幸运地看到一颗行星从它所环绕的恒星前面横穿而过。在我们自己的太阳系中可以看到水星凌日和更为罕见的金星凌日。最近一次金星凌日发生在2004年，下一次在2012年。在此后要经过一个多世纪才会发生另一组2次凌日。那些太阳系外行星所绕转的恒星都很遥远，我们无法看出视面。所以当行星从恒星前经过时，它会将恒星的光部分地遮挡住，这样我们所观察到的是恒星的亮度略微变暗。这种方法可以实现大尺度的巡查，每晚可以观测成千上万颗星。而亮度上任何可疑的小下降都会被跟踪。这类天文观测将不再纯粹是职业天文学家的工作，这种行星环绕恒星的迹象也能被业余天文学家捕捉到。实际上令人兴奋的是，业余天文学家们已经因为共同发现了一些太阳系外行星而建立了声誉。

现在我们已经知道了170多个环绕其他恒星的太阳系外行星，几乎所有都是通过各种间接方法发现的。其中最成功的方法涉及探测行星的母恒星而非行星自身。尽管就像在我们太阳系中那样，太阳包含了多于99%的总质量，中央恒星的质量比行星大得多，但行星对恒星的引力作用仍会产生效应，使恒星在空间中的运动发生摇摆。这个摇摆虽极为微小，但通过仔细的观测仍能测量出来。通过这种方式可以确定行星的存在。而行星的质量越大，摇摆就越大。（帕特里克·摩尔）

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