在太陽(yáng)系中，八大行星可以分為兩類——?dú)怏w行星和巖石行星。氣體行星中半徑最小的是海王星，約為24764公里；巖石行星中最大的是地球，半徑6378公里，二者相差了約3.86倍。

看起來(lái)，比海王星大的都是氣體行星，比地球小的都是巖石行星。但是，地球和海王星的半徑之間還有一個(gè)巨大的空缺，那么位于二者之間的行星屬于哪一類行星呢？

隨著天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了系外行星，答案似乎越來(lái)越清晰。果然，即便是在太陽(yáng)系之外，巨大的行星也都是以氫和氦元素為主，小一點(diǎn)的行星都有固體表面。

但是，盡管天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了半徑位于地球和海王星之間的系外行星，卻只是稍微縮小了這個(gè)空缺，而不是完全填補(bǔ)。前幾天我們剛剛介紹過(guò)，系外行星的半徑普遍小于地球的1.4倍，或者大于地球的2.5倍，在此之間的系外行星非常少。尤其是在靠近恒星的位置，1.8倍地球半徑的系外行星發(fā)現(xiàn)得更少，這個(gè)現(xiàn)象被稱為“半徑峽谷”。

天文學(xué)家們提出了一些理論來(lái)解釋這個(gè)現(xiàn)象，其中一個(gè)比較主流：如果系外行星達(dá)到一定尺寸（以2.5倍地球半徑為例）后，其質(zhì)量也足夠大，能夠束縛大量的大氣；如果系外行星的巖體不夠大（以1.4倍地球半徑為例），哪怕它曾經(jīng)有濃厚的大氣層，使其半徑足夠大（比如達(dá)到了地球半徑的1.8倍），但大氣還是會(huì)被吹散，以至于半徑還是以巖體為主。

所以，只有我們的運(yùn)氣足夠好，才能發(fā)現(xiàn)相對(duì)比較小的行星，還沒(méi)來(lái)得及失去全部的大氣。按照上面的理論，半徑介于地球1.4~2.5倍之間的行星，巖體應(yīng)該和地球差不多，并且擁有一個(gè)以氫和氦為主的非常濃厚的大氣層。

最近，天文學(xué)家還真的發(fā)現(xiàn)了一顆半徑處在該范圍內(nèi)的系外行星。按理說(shuō)他們應(yīng)該解答了許多問(wèn)題，實(shí)際上恰恰相反，這顆行星顯得更詭異了。

這顆系外行星名叫TOI-1075b，距離地球大約200光年。它是由美國(guó)宇航局的凌星系外行星巡天（TESS）衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的，也就是說(shuō)，當(dāng)它運(yùn)行到宿主恒星和地球之間的時(shí)候，會(huì)短暫地降低宿主恒星的亮度天文學(xué)家就是這樣發(fā)現(xiàn)它的。再通過(guò)其他方面的觀測(cè)，就可以確認(rèn)它的存在了。

凌星法有一個(gè)好處，那就是根據(jù)恒星亮度的規(guī)則變化，就可以確定系外行星的公轉(zhuǎn)周期。不僅如此，根據(jù)恒星亮度變化的幅度，天文學(xué)家還能夠判斷系外行星的半徑。

結(jié)果表明，TOI-1075b的公轉(zhuǎn)周期僅有14.5個(gè)小時(shí)，也就是說(shuō)這里的一年比地球的一天還短！毫無(wú)疑問(wèn)，它和宿主恒星之間的距離非常近。而且，它的半徑大約是地球的1.72倍，恰好落在半徑峽谷內(nèi)。

長(zhǎng)期研究超級(jí)地球的麻省理工學(xué)院天文學(xué)家Zahra Essack注意到了這顆行星的特殊之處，對(duì)它非常感興趣，于是展開(kāi)了進(jìn)一步的研究。她首先要了解的，就是TOI-1075b的質(zhì)量，這對(duì)我們了解它的本質(zhì)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

測(cè)量系外行星的質(zhì)量并不是很困難，其利用的原理就是萬(wàn)有引力定律。行星和恒星之間有引力的相互作用，看起來(lái)行星是繞著恒星公轉(zhuǎn)，但恒星也會(huì)被行星的引力拖曳，發(fā)生輕微的抖動(dòng)。這種抖動(dòng)很輕微，通過(guò)直接觀測(cè)是很難獲得的，而是需要利用恒星的光譜變化來(lái)計(jì)算。

我們知道，引力和質(zhì)量的平方成反比。所以，得到恒星的抖動(dòng)幅度之外，再對(duì)比行星的軌道，就可以知道兩顆天體的質(zhì)量比。接下來(lái)，只要知道恒星的質(zhì)量就可以了。

TOI-1075屬于一顆橙矮星，質(zhì)量是太陽(yáng)的60%。計(jì)算下來(lái)，TOI-1075b的質(zhì)量就是地球的9.95倍。并且Essack等人的進(jìn)一步觀測(cè)更新的行星的半徑，大約是地球的1.791倍。

有了行星的半徑和質(zhì)量，就可以計(jì)算它的密度了。令人驚訝的是，它的密度達(dá)到了每立方厘米9.32克。毫無(wú)疑問(wèn)，這個(gè)密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了木星（每立方厘米1.33克）這樣的氣體行星，可以確定它是巖石行星。不僅如此，它的密度比太陽(yáng)系密度最大的地球（每立方厘米5.51克）還高得多！

按照以往的理論，這顆行星應(yīng)該像氣體行星一樣有比較濃厚的氫氦大氣層。但這顆行星距離宿主恒星太近，氣體很容易被吹散，所以應(yīng)該沒(méi)有這樣的大氣層。注意，我們說(shuō)的是沒(méi)有濃厚的氫氦大氣層，不是說(shuō)它完全沒(méi)有大氣層。實(shí)際上，它的表面很可能是一個(gè)非常詭異的世界。

研究人員認(rèn)為，由于距離宿主恒星太近，TOI-1075b的表面應(yīng)該極其炎熱，以至于裸露在地表的巖石都已經(jīng)融化。換句話說(shuō)，這顆行星的表面可能流動(dòng)著巖漿的海洋！并且在高溫的作用下，巖漿甚至也會(huì)有一部分蒸發(fā)到空中，因此它應(yīng)該有一個(gè)大氣層，只不過(guò)氣體的成分取決于行星巖石的組成物質(zhì)，所以很有可能是硅酸鹽和富含金屬的恐怖大氣層。

也有一種比較小的可能性，它仍然保留著含有氫氣、氦氣以及二氧化碳的大氣，不過(guò)這部分大氣非常薄。

上面提到的都是天文學(xué)家根據(jù)目前的數(shù)據(jù)推測(cè)的結(jié)果，未來(lái)還需要更多的觀測(cè)加以證明。幸運(yùn)的是，天文學(xué)家現(xiàn)在有工具能夠進(jìn)行這方面的觀測(cè)，那就是美國(guó)宇航局的詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡。它可以進(jìn)行光譜分析，幫助我們了解TOI-1075b到底有沒(méi)有大氣層及其成分。

就算沒(méi)有大氣層，這顆行星也不會(huì)讓我們失望，它有助于天文學(xué)家了解這種超級(jí)地球是如何失去大氣的。