本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
自从在其他恒星周围发现行星的历史早期，就已经很明显，某种类型行星在恒星周围出现的可能性与该系统中重元素的丰度有关。具体来说，天文学家可以研究来自恒星的光谱，并推断出恒星等离子体中存在的氢、氦和更重元素的混合物。假设这种混合物是对恒星形成的星际气体和尘埃中原始混合物的合理代表。由此推论，它也将是所谓的“原行星盘”（或星周盘）中形成任何行星的混合物。
目前为止还不错。过去的数据表明，像“热木星”这样的行星——围绕恒星近距离运行的气态巨行星——往往出现在重元素比例较高的系统中，例如铁、氧等等。在天文学家的行话中，这些是“金属丰度”较高的系统——意味着比氢或氦更重的元素更多（别问为什么，天文学有时可能非常不精确）。
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快进到上周在《自然》杂志上发表的一项新研究，作者是Buchhave及其同事。在对400多颗拥有行星的恒星（总共有600颗行星，轨道相对较小）的仔细调查中，他们发现了行星“类型”的三种状态的有力证据，这些状态与恒星中不同等级的重元素丰度相对应。
具体来说：存在小于约1.7个地球半径的类地行星（岩石行星）；存在半径在1.7到3.9个地球半径之间的气体矮行星，它们具有岩石核心和氢-氦包层（如果你愿意，可以称之为迷你木星，但实际上并不完全相同）；以及存在大于3.9个地球半径的冰巨星或气态巨行星。值得注意的是，这些状态之间的转变是由恒星重元素混合物中具有统计学意义的变化决定的，并且通过外推法，也由原始的行星形成物质决定。重元素越多，就越有可能发现更大的行星。
我们对行星形成的细节了解得不够深入，无法确切知道为什么会这样，尽管更多重元素的存在可能意味着在年轻恒星周围物质聚集过程中，构建材料的增强。或者至少这是经验法则。在Buchhave等人的研究中，拥有较小的类地行星的恒星，其平均重元素丰度比我们的太阳低约5%。相比之下，拥有较大的冰巨星或气态巨行星世界的恒星，其平均重元素丰度比太阳高约51%。这些差异并不巨大，而且存在很多变化——低“金属丰度”的恒星有时仍然可以拥有大型行星，而高金属丰度的恒星可以拥有各种大小的行星。
当然，这些行星都是轨道非常小的行星，它们在不到约100天的时间内绕其恒星父母运行，而且通常远少于此。我们不太清楚这些系统的完整结构是什么，以及在外层轨道上潜伏着哪些同胞行星。然而，目前的工作中有一个线索，数据表明，积累厚厚的氢气和氦气大气层所需的固体物质质量随着与恒星距离的增加而增加。换句话说，岩石行星和气态行星之间的过渡尺寸随着离恒星越远而增大——并且可能在更远的地方存在更多我们尚未探测到的巨行星世界。
但是，变化和混沌可能支配着行星形成和行星动力学，使我们看到的景象变得复杂和模糊。可能还需要很长时间我们才能知道如何完全解开任何给定系统的历史——包括我们自己的系统。