系外行星的奧秘，你造嗎？

對太陽系的八大行星，你應是耳熟能詳，但那些遙遠的系外行星，比如超級地球、熱木星等，關於它們的奧秘，你了解多少呢?

類地行星：生命的誕生地

圖中的類地行星和類地行星發現者(也譯為類地行星搜尋者)，均是藝術家的想像圖。類地行星發現者，是一個由NASA提出的太空探測計劃。該計劃預計建立一個太空望遠鏡系統以搜尋太陽系外行星中的類地行星。這個計劃被推遲數次，最終被取消。

毫無疑問，類地行星是系外行星觀測上的焦點，此類行星與地球非常相似，也是矽酸鹽或碳化合物等物質構成的岩質天體，這就意味著類地行星擁有陸地、山脈這樣的固體表面，為生命誕生提供了棲息環境。

如果我們在恆星周圍的可居住帶上發現類地行星，那麼後者表面擁有液態水的機率就更大的，一旦有了水，很有可能就存在宇宙生命。

類地行星在太陽系內較多，比如水星、金星、地球和火星都是類地行星，但目前發現的系外類地行星數量較少。前不久，美國國家航空航天局確認EPIC 201367065系統中存在三顆類地行星，距離我們150光年左右，還有一顆還處於可居住帶上，質量為地球的1.5倍，這個消息令人非常興奮，這意味著我們有望發現第一顆擁有液態水的系外天體。值得注意的是，該系統主星為紅矮星，並不是與我們太陽類似的G型主序星，體積和輻射能量都比後者要小得多，但能夠保持數千億年的穩定光度，因此有可能存在較為高級的文明。

超級地球：比地球大好幾圈

圖是畫家筆下的超級地球格利澤876d。

從字面上看，超級地球就是比地球更大一些的岩質行星，質量可達到數倍地球質量。這是一種太陽系內沒有的行星類型，太陽系中最大的類地行星就是地球，比地球大10倍的行星並不存在，但太陽系之外超級地球卻相當普遍。

超級地球主要以岩質為主，這意味著其擁有更大型的山脈和平原，目前所發現的超級地球遍布各個軌道上，有的非常靠近恆星，半長軸僅為0.03個天文單位，一年只有3.15天，有的超級地球處於宜居帶上，是潛在擁有生命的行星。

比較著名的超級地球要數「格利澤」581c，軌道處於宜居帶上，表面溫度大約在0至40攝氏度之間，顯然這裡具備了擁有液態水的基本條件。

試想一下，如果把地球體積放大數倍，任何旅途都要把原來的時間乘以數倍，從倫敦飛到紐約8小時的旅程就要花上數天。如果超級地球上存在文明的話，它們的年假可能要以月來計算吧。

熱木星：極為酷熱的地獄

圖是藝術家想像下的一顆熱木星，它因自身的熱而發出紅光。

目前發現的系外行星大約有2000顆，還不包括待確認的候選者，估計數量在數千顆。這些系外行星有個特點，它們多數屬於熱木星。

事實上，行星命名只要從字面上看就能夠理解其含義，熱木星，顧名思義，就是比木星還要熱。木星的軌道半徑在5個天文單位左右，而熱木行星的軌道半徑只有不到0.5個天文單位，一般情況下只有0.01這個數量級。從質量上看，熱木星的質量有的是木星數倍，有的要小於木星一些，基本上處於木星質量附近的區間上，相差不多。

如此小的軌道半徑意味著其公轉周期也很短，比如距離地球150光年左右的HD 209458熱木星，軌道半徑僅為水星的八分之一。

如果你抵達這顆行星上，幾乎可以不用手錶了，一年只有3.5天。這還不算啥，由於其軌道半長軸太短，該行星表面溫度達到1萬攝氏度，潮汐鎖定使得行星的一面永遠朝向恆星，一個半球永遠是白天，另一個半球則是極夜。因此，熱木星是宇宙中名副其實的地獄。

冷木星：寒冷是它的主要特徵

如果你掌握了熱木星的概念，那麼依次推斷出冷木星是怎樣的行星就易如反掌了。

冷木星的軌道半長軸較長，處於恆星系統的軌道外側，太陽系內的木星和土星都屬於冷木星。冷木星的軌道周期大約是12年，因此相比熱木星而言，冷木星上的一年時間是相當長的。

事實上，冷木星也被認為是薩達斯基分類法中的氨雲型系外行星。這是因為冷木星上的大氣溫度極低，只有100多K，能夠滿足氨雲的形成。

圖是一顆藝術家想像的冷木星

冷木星其實還有一層意思，即此類行星釋放的內熱要大於從恆星接收到熱量，熱木星的表面極端高溫幾乎全部來自恆星，而冷木星則截然相反。如果冷木星的表面溫度繼續升高，就像往熱木星的方向發展，其大氣雲層也會出現翻天覆地變化，從氨雲演變為蒸汽雲，在溫度700K左右時，雲層會幾近消失;一旦溫度高於1000K，那麼以鈉為首的鹼金屬元素、矽酸鹽等會成為雲層的主要類型。

不論如何變化，冷木星與熱木星一樣，都無法支持生命的誕生，畢竟它們連塊像樣的地兒都沒有，甚至都沒有固體核心。

冰巨星：寒冷與狂風肆虐的世界

圖是類木行星(上)、冰巨星(中)和類地行星(下)的大小比較。

冰巨星與熱木星、冷木星的不同點在於大氣成分和質量，後者大氣中擁有90%以上的氫，而冰巨星大氣中氫的含量很少，甚至還不到20%。在質量上，冰巨星的塊頭明顯要小於類木星，但也明顯大於地球這一類岩質行星。我們的太陽系內也擁有冰巨星，即天王星和海王星。

從行星的形成模型上看，冰巨星的形成機制要晚於類木行星，因為原始行星盤在演化過程中，外圍某些區域的溫度處於冰點之下，這時候早期形成的甲烷、水等物質也會以固態的形式存在。在類木行星形成後期，當溫度進一步下降時，冰巨星就開始形成了，其表面的溫度極低，甚至可允許超臨界流體的存在。

以天王星為例，其大氣溫度是太陽系中最低的，還不到50K，這相當於零下200多攝氏度。而且，大氣中不是超級颶風就是大尺度的全球性環流，儼然是個寒冷的地獄。

流浪行星：無家可歸的流浪漢

流浪行星也稱為星際行星、遊牧行星、孤兒行星，它的地位較為特殊。我們知道，行星應該圍繞著恆星公轉，共同構成一個天體系統，但流浪行星卻另闢蹊徑，它不圍繞恆星公轉，浪跡於宇宙空間中，隨著恆星系一起圍繞星系中央公轉，仿佛是一個獨行俠。2013年，泛星望遠鏡觀測到距離我們大約80光年的流浪行星，位於繪架座(南天星座之一，是拉卡伊在1752年命名的)方向上，與太陽系一起圍繞著銀河系中央公轉。

圖是藝術家筆下木星體積大小的流浪行星。

說起來，流浪行星的形成過程頗為有趣。我們知道，原始行星盤是早期恆星、行星系統演化的場所，當行星盤各軌道上逐漸聚集物質形成新生行星後，這些初生天體難免為了進一步聚集質量出現不和的現象，有些塊頭較小的行星可能在引力拉鋸戰中敗下陣來，最終被踢出系統。那些被踢出局的小個子行星，就變成了一顆顆流浪行星。

從軌道類型上劃分系外行星除質量與組分差異外，行星還可以從軌道類似上劃分，比如大偏心率行星、近圓軌道行星以及極短軌道周期行星。

大偏心率行星。偏心率一般都大於0.1，近日點與遠日點相去甚遠，所以此類行星表面上溫度變化極大。

近圓軌道行星。該行星的特點是表面溫度變化幅度較小，軌道近似圓形，是生命誕生的理想軌道。

極短軌道周期行星。它們距離恆星非常近，公轉周期一般以天計數，表面溫度極高，是名副其實的地獄。