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
西雅图——我参加过的最令人兴奋的科学会议发生在15年前的本周，在圣安东尼奥，当时行星猎人杰夫·马西和保罗·巴特勒宣布他们发现了两颗围绕类似太阳的恒星运行的行星，这两颗恒星都在我们的太阳系之外。在米歇尔· Mayor 和 Didier Queloz 领导的另一个团队首次做出此类发现几个月后，马西和巴特勒的演讲简直就是天文学界的伍德斯托克音乐节，科学家们蜂拥而至，试图进入会场。我永远不会忘记当他们说其中一颗行星在其恒星的宜居带内运行，即液态水可以稳定存在的距离范围内时，我脊背发凉的感觉。
自那时以来，兴奋之情几乎没有消退。本周，现在在加州大学伯克利分校的马西再次在美国天文学会冬季会议上发言，以评估现状。他着手推翻了关于行星如何形成的普遍理论模型。任何科学领域的观察者都特别乐于看到他们的理论家同事崩溃成啜泣的堆，但这在系外行星领域却以令人不安的规律性发生。建模者一直未能预测那里行星系统的多样性。他们也是第一个承认这一点的人。“这些模型是垃圾，”科罗拉多州博尔德市西南研究所的哈尔·莱维森说。“它们可能是我们能做到的最好的，但它们仍然是垃圾。”
天文学家发现的数百颗系外行星大多是木星大小，但越来越多的行星看起来非常像地球。在本周的会议上，随着开普勒-10b 公告[见上方的艺术家概念图] 的发布，迎来了一个里程碑。它不仅是迄今为止在类太阳恒星周围发现的最小世界——半径为地球的 1.4 倍，质量为地球的 4.6 倍——而且它还具有与地球岩石和铁成分相匹配的高密度。NASA 的开普勒太空天文台通过观察到恒星光线的周期性变暗发现了它，这表明一颗行星正在前方穿过，而夏威夷莫纳克亚山的凯克天文台证实，恒星正在轻微摆动，以响应行星的引力。（即使是更小的行星也围绕脉冲星运行，这是一种非常不像太阳的恒星，但它们受到的关注较少，因为天文学家正在寻找与我们自己的太阳系更接近的近亲。）
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开普勒还发现了一个围绕恒星开普勒-9的多行星系统。使它如此酷的是，变暗的时间略有变化，证实行星在引力上相互扰动——这是行星之舞首次以其所有荣耀被观察到。这种变化为行星的存在提供了现实检验，并为确定它们的质量提供了一种独立的方法。该系统至少有两个土星质量的世界和一个半径为地球 1.6 倍的世界。
这些发现进一步证明，行星系统有各种形状和大小。理论家们早就克服了大多数系统看起来不像我们太阳系的惊讶。尽管如此，他们认为，系统应该有一些共同特征。马西列出了清单。行星应该在几乎圆形轨道上绕其恒星运行，轨道位于其恒星的赤道平面上。它们应该与恒星自转方向相同（顺时针或逆时针）运动。经过漫长的岁月，行星可以离开它们的诞生地并迁移到其系统的其他部分——这个过程应该清除恒星周围区域的所有小型行星。此外，为了向内迁移，行星必须将角动量转移到更远的物质；因此，任何紧密轨道运行的行星——包括大量被称为热木星的巨行星——都应该伴随着更远的行星。
马西逐一驳斥了这些预测。许多行星轨道是高度椭圆且倾斜的。多达三分之一的行星与其恒星自转方向相反，这一事实是从星光的周期性变暗揭示了自转恒星的多普勒频移的方式中推断出来的。大约八分之一的类太阳恒星有近距离小型行星。而且没有一颗近距离行星有更远的伴星。马西称理论家的成功率“令人震惊，有点不安”。
理论家们对马西的一些细节提出异议，但广泛同意他的批评。“没有额外伴星的热木星问题需要认真关注，”加州大学圣克鲁斯分校的道格·林说。“没有明显的理由。”问题是他和其他人能否修复他们关于行星起源的基本情景，或者是否必须放弃它。
那种情景，被称为核心吸积，假设行星开始时是小的尘埃颗粒，它们聚集形成越来越大的尺寸。有些会吸取气体并成长为巨行星。另一种情景，引力不稳定性，认为行星开始时是大的气体云，它们在自身重量下分裂和坍缩，就像人们认为恒星所做的那样，但规模较小。然而，它已经失宠，因为它只能解释气态木星，而不能解释岩石地球。
尽管莱维森直言不讳地称核心吸积模型为“垃圾”，但他认为它们的失败是实施上的失败，而不是基本原则上的失败。行星形成是复杂的，建模者没有足够的计算能力来运行行星系统所有可能排列的完整模拟。为了进行统计预测，他们依赖于简化的计算机代码，而莱维森说，这导致了马西指出的缺陷。“从模型不能重现观测结果这一事实中唯一要吸取的教训是，建模者需要更加努力，”他说。“我不认为这会危及我们关于行星形成的基本概念。” 林同意道：“我仍然相信核心吸积情景是发展行星形成理论的良好范例。但它需要变得更加复杂。”
其他人则不那么乐观。在过去的几个月中，莱斯特大学的谢尔盖·纳亚克辛将两种标准情景混合在一起，创造了一个全新的激进情景。在其中，引力不稳定性首先在远离恒星的远处，远在今天海王星的轨道之外，创造了一个巨行星家族。在每个行星内部，固体物质沉降到核心。它们都向内迁移，恒星剥离了最内层行星的外层气体层，将它们还原为岩石核心[见下方视频]。吸积使它们变得圆润。在核心吸积情景中，气态巨行星是膨胀的岩石世界。在纳亚克辛的情景中，情况正好相反：岩石世界是缩小的气态巨行星。
纳亚克辛声称他的模型可以解释不一致的观测结果。该过程的早期阶段快速而混乱，可能导致各种形状和倾斜度的轨道。由于行星在远离恒星的地方形成，因此在它们迁移后剩下的任何物质都不足以产生新的行星。“在我的模型中，热木星系统中不需要多个行星，”他说。
话虽如此，纳亚克辛的模型尚未像其他情景那样受到同样的审查。当谈到行星的宇宙时，大自然有一种让科学家们最好的想法落空的方式。