本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
今年的9月29日，天文学家宣布发现一颗名为格利泽581g的系外行星。他们说，这颗行星距离其恒星的距离恰到好处，表面可能存在液态水，并且很有可能拥有大气层。当判断一颗行星是否能够支持生命时，这两个特性非常重要，因此，不可避免地，有些人感到兴奋。但是，一颗系外行星不必具备支持生命的能力才能告诉我们关于我们所居住的宇宙的信息。事实上，一些与我们自身非常不同的行星可能即将颠覆我们关于行星和太阳系形成的理论。
格利泽581g及其恒星的艺术家印象图。图片来源：Lynette Cook
当格利泽581g被发现时，消息迅速传播。这在很大程度上得益于论文的第一作者宣布他的“个人感觉是这颗行星上存在生命的可能性为100%。” 虽然说一颗我们甚至没有直接成像的行星上肯定存在生命有点言过其实，但格利泽581g似乎确实是一颗宜居行星的良好候选者。毕竟，它位于其恒星周围所谓的宜居带中，表明它不太冷也不太热，可以存在液态水。它的质量约为地球质量的三到五倍，这意味着它是岩石行星，类似地球，并且可能拥有大气层。到目前为止，一切都显示它适宜居住。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
但是，当天文学家称一颗行星为“宜居”时，他们并不一定意味着它是我们可以居住的地方。他们只是意味着它是某种生命形式可能能够生存的地方。
事实证明，格利泽581g可能并非某些报纸报道所宣称的那样是一个奇迹行星。首先，格利泽581g很可能被潮汐锁定在其恒星上，这意味着行星的同一侧始终面向恒星。这与我们只能看到月球一面的机制相同，但对于行星而言，后果要严重得多。行星的一侧永远处于白天，另一侧永远处于黑夜——两者之间存在巨大的温差。
在计划任何星际旅行之前，最好先检查一下格利泽581g是否具有磁场来保护它免受其恒星活动的影响。像我们的太阳一样，格利泽581也是磁活动的温床。事实上，像格利泽581这样的红矮星已知比像我们太阳这样的主序星更活跃。由于它的恒星比太阳更冷，格利泽581g必须更靠近才能获得宜居带所需的温暖——但更靠近意味着它将遭受更多危害。再加上潮汐锁定的行星靠近其恒星不太可能产生磁场，格利泽581g可能开始遇到问题。
最后，但绝非最不重要的是：格利泽581g甚至可能不存在。在最初的论文发表几周后，瑞士日内瓦天文台的弗朗切斯科·佩佩提出了结果，表明沃格特和他的同事可能弄错了——这颗行星可能根本不存在。佩佩的分析使用了与沃格特相同的信息，以及来自沃格特及其同事没有的同一实验的一些额外数据。因此，关于格利泽581g的结论仍在争论中——系外行星百科全书将其列为“未证实”。
然而，宜居行星并不总是我们能从中学习最多的行星。我们的系外行星目录（是的，有一个实际目录）正在迅速扩展，我们发现的大多数行星都与地球截然不同，但这并不意味着它们不有趣。事实上，这些“异常”的发现实际上可能比数十颗类地系外行星更能告诉我们关于我们自身太阳系的更多信息。
这颗热木星的轨道方向与其恒星的自转方向相反。图片来源：ESO/L. Calçada
这些奇怪但具有启发性的发现之一是一些“热木星”围绕其母星运行的不寻常方式。热木星是大小与（或大于）其同名行星的系外行星，它们非常靠近其母星——它们永远不会比地球和太阳之间距离的一半更远，但可以近至该距离的十分之一。人们认为，热木星一定是形成后才移动到它们的位置，因为在恒星附近没有足够的物质供气体巨行星在那里形成。
但是，它们靠近恒星并不是这些系外行星子集中的奇怪之处。在SuperWASP（广角行星搜索计划）进行的一项调查中发现，大约一半的热木星的轨道平面与其恒星的自转平面不同，其中六颗的轨道方向与恒星的自转方向相反。现在，这听起来可能对大多数人来说不是什么突破性的新闻，但是当您将其与我们的太阳系进行比较时——我们太阳系中所有主要天体的轨道方向都与太阳的自转方向相同——它开始显得有点奇怪。关于太阳系形成的被最广泛接受的理论是基于这一观察结果，因此发现其他行星系统以与我们自己的系统不同的方式运作可能会颠覆这一理论。
绘架座β星及其行星的合成图像。图片来源：ESO/A.-M. Lagrange et al.
绘架座β星是一颗距离地球仅63光年多的恒星。它的质量不到太阳的两倍，但亮度几乎是太阳的九倍，并且拥有一颗行星，这颗行星与我们目前关于行星形成的知识不太相符。这颗行星的质量约为木星质量的八倍在2009年末被证实围绕其运行，此前于2003年首次被观测到。它因其大小而被归类为超级木星，被称为绘架座β星b，最初是由科学家于2003年使用欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜（VLT）探测到的。当时，他们无法验证它是否受恒星引力的束缚——仍然有可能它只是背景中的一颗恒星。但是，六年后的新观测证实了他们最初的怀疑，即它实际上是一颗行星。
绘架座β星只有1000万年的历史，在天文尺度上是一颗非常年轻的恒星。这并没有给它的行星留下太多的形成时间。事实上，科学家们认为绘架座β星b仅在200万年内就形成了。这比我们预期的要快得多，这意味着我们可能并不像我们自认为的那样了解行星形成。
HIP 13044及其行星的艺术家印象图。图片来源：ESO/L. Calçada
另一个可能教会我们一些关于行星形成的非同寻常的发现是来自银河系外的系外行星。这颗行星围绕着一颗名为HIP 13044的恒星运行，距离我们两千光年，是首颗被认为在另一个星系中形成的系外行星。HIP 13044位于海尔密星流中，海尔密星流是60亿至90亿年前与银河系碰撞的星系的遗迹。海尔密星流本身是在1999年才被发现的，当时天文学家注意到天空中一些恒星的运动方式与其他恒星不同。他们推断出这些恒星一定来自我们银河系之外的某个地方——现在主要的嫌疑对象是一个矮星系，它在数十亿年前碰撞时被拖入银河系。
这颗行星在碰撞之前形成，并且经历了相当艰难的时期。它的恒星HIP 13044比我们的太阳的生命历程更进一步，并且已经度过了红巨星演化阶段，这意味着在过去的某个时候，它已经耗尽了氢聚变所需的氢，并膨胀到其先前大小的许多倍。由于这颗行星的轨道非常靠近恒星，当恒星膨胀时，它很可能在这个过程中吞没了这颗行星。但是，这颗行星以某种方式幸存了下来，并且今天仍然存在，供我们探测。
这一切都非常令人惊奇——但是，如此非同寻常的发现能告诉我们关于宇宙其他部分的信息吗？好吧，难题来了：海尔密星流中的所有恒星都非常古老，并且只含有少量重元素，例如金属。这是因为这些重元素仅在恒星到达生命终点并发生超新星爆发时才产生，因此在早期宇宙中形成的较旧的恒星，当时发生的超新星爆发较少，这些元素也较少。
到目前为止，我们发现在重元素含量高的恒星周围发现了更多的行星。事实上，围绕恒星发现的系外行星的数量随着恒星中重元素水平的升高而“迅速增加”。我们的行星形成理论告诉我们，需要重元素才能形成行星。围绕HIP 13044运行的行星，以及我们可能在低金属丰度恒星周围发现的任何其他行星，可能意味着我们必须重新思考行星的形成方式。
这些只是众多非同寻常的系外行星发现中的三个。事实上，像这样的系统可能最终比它们看起来更正常。谁说我们不是奇怪的那个？即使它们最终被证明是异常现象，这些发现和其他等待被发现的非类地系外行星也表明，它们绝非枯燥乏味，并且在我们需要检验我们的理论时，它们可能非常有用。因此，下次当一颗引人入胜、可能支持生命的系外行星登上新闻头条时，请为那些默默地塑造我们关于宇宙如何运作的想法的宇宙中不太可能的英雄们留一份思考。
*
参考文献
Steven S. Vogt, R. Paul Butler, Eugenio J. Rivera, Nader Haghighipour, Gregory W. Henry, & Michael H. Williamson. (2010) 丽克-卡内基系外行星巡天：附近M3V型恒星格利泽581宜居带中的一颗3.1 M_Earth行星。arXiv: 1009.5733v1
Amaury H. M. J. Triaud, Andrew Collier Cameron, Didier Queloz, David R. Anderson, Michaël Gillon, Leslie Hebb, Coel Hellier, Benoît Loeillet, Pierre F. Maxted, Michel Mayor. (2010) 六颗南部凌星行星的自旋轨道角测量；对热木星动力学起源的新见解。arXiv: 1008.2353v1
A.M. Lagrange, M. Bonnefoy, G. Chauvin, D. Apai, D. Ehrenreich, A. Boccaletti, D. Gratadour, D. Rouan, D. Mouillet, S. Lacour. (2010) 在年轻恒星绘架座β星的星盘中成像的一颗巨行星。arXiv: 1006.3314v1
Johny Setiawan, Rainer J. Klement, Thomas Henning, Hans-Walter Rix, Boyke Rochau, Jens Rodmann, Tim Schulze-Hartung, MPIA Heidelberg, & ESTEC Noordwijk. (2010) 围绕银河系外起源的贫金属恒星运行的一颗巨行星。《科学快报》，2010年11月18日。arXiv: 1011.6376v1
关于作者：凯莉·奥克斯是伦敦帝国学院物理系四年级学生。当她不忙于学习宇宙的奥秘时，她会在她的博客basic space和LabSpaces上撰写相关文章。在她的（非常少的）空闲时间里，她喜欢喝鸡尾酒、烹制素食盛宴以及自学编织。
所表达的观点是作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点。