尺寸相近命运殊途 我国科学家揭开两类系外行星迥异演化史

太阳系中缺失的“中等尺寸”行星，在太阳系外比比皆是。它们主要分为两类：岩质的“超级地球”和包裹厚气体层的“迷你海王星”。基于郭守敬望远镜（LAMOST）的观测数据，我国科研人员首次发现这两类常见系外行星的轨道演化规律截然不同，它们虽尺寸相近，却经历了完全不同的动力学历史。相关研究成果12日在线发表于《科学》。

长期以来，天文学家往往把这两类行星混为一谈，使得它们演化路径的差异迟迟未被发现。要想区分二者，最大的障碍在于行星轨道的偏心率，即记录它们动力学历史的“化石”，在系外极难直接测量。此次，科研人员借助LAMOST的大样本数据，并结合欧洲盖亚卫星和开普勒望远镜数据，首次将这两类行星作为独立族群展开研究。

研究结果显示：“超级地球”的公转周期越短、离恒星越近，轨道就越圆，这符合传统潮汐理论；“迷你海王星”则恰好相反——周期越短，轨道反而越扁。

这种差异根植于它们迥异的演化路径。论文通讯作者、南京大学教授谢基伟解释，“超级地球”像是系统中的“幸存者”，曾经历剧烈的行星散射和撞击，导致公转周期更长的轨道被激发至更高的偏心率；而“迷你海王星”更像“原住民”，演化过程温和，行星间主要通过长期缓慢的摄动将偏心率从外侧向内侧传递，很少发生激烈碰撞。

“这一发现揭示了行星尺寸不仅是成分的标签，更是其动力学命运的预言者。‘超级地球’和‘迷你海王星’看似相似，实则‘性格’迥异。”谢基伟说。这项研究打破了以往将小尺寸行星“一锅端”的统计方式，首次从动力学角度证实两者是独立演化的群体，为系外行星形成理论提供了关键观测约束，也为人类完整认知行星系统的多样性拼上了重要的一块拼图。

（中国科学院国家天文台供图）