多年来，据我们所知，我们的太阳系在宇宙中是孤独的。后来，更好的望远镜开始发现大量围绕遥远恒星运转的行星。
2014年，美国国家航空航天局(NASA)的开普勒太空望远镜(Kepler Space Telescope)为科学家们提供了700多个全新的遥远行星供他们研究，其中许多行星与我们之前看到的不同。早期的调查发现，木星等气态巨行星更容易被观测到，但这些行星体积较小，且大部分由岩石构成。
科学家们注意到，有很多这样的行星，大小和地球差不多，或者仅仅比地球大一点，但在它们达到海王星的大小之前，它们之间的距离急剧缩短。芝加哥大学的行星科学家埃德温·凯特说:“这是数据中的一个悬崖边缘，非常引人注目。”“我们一直困惑的是，为什么行星的体积超过地球的三倍就会停止增长。”
在12月17日发表在《天体物理学杂志通讯》上,风筝和他的同事们在华盛顿大学,斯坦福大学和宾州州立大学提供了一个创新的解释下降:岩浆海洋的表面上的这些行星容易吸收其大气一旦行星到达地球的三倍。
凯特研究火星的历史和其他星球的气候，他很适合研究这个问题。他认为答案可能取决于这些系外行星的一个很少被研究的方面。大多数比陨落体积稍小的行星表面都被认为有岩浆海洋——巨大的熔岩海洋，就像曾经覆盖地球的那些。但与我们的方法不同的是，它们是由一层厚厚的富氢大气层来保持高温的。
“到目前为止，我们几乎所有的模型都忽略了这种岩浆，把它当作化学惰性，但液态岩石几乎和水一样流动，非常活跃，”地球物理科学系助理教授凯特(Kite)说。
凯特和他的同事们考虑的问题是，随着行星获得更多的氢，海洋是否会开始“吞噬”天空。在这种情况下，当行星获得更多的气体时，它就会在大气中堆积起来，在大气与岩浆相遇的底部压力就开始形成。起初，岩浆以稳定的速度吸收增加的气体，但随着压力上升，氢开始更容易地溶解到岩浆中。
“不仅如此，留在大气中的那一点点增加的气体会提高大气压力，因此更大比例的较晚到达的气体会溶解到岩浆中，”凯特说。
因此，在它达到海王星的大小之前，行星的增长就停止了。(因为这些行星的大部分体积在大气中，大气的收缩使行星的体积缩小。)
作者们称之为“逸度危机”，这个词是用来衡量一种气体在混合物中溶解的快慢程度，而不是基于压力的预期程度。
凯特说，这一理论与现有的观察结果非常吻合。天文学家还可以在未来寻找一些标记。例如，如果这个理论是正确的，那么拥有岩浆海洋的行星在足够冷的情况下在表面结晶应该会显示出不同的轮廓，因为这将阻止海洋吸收这么多的氢。来自TESS和其他望远镜正在进行的和未来的调查应该会给天文学家提供更多的数据。
“在我们的太阳系中，不存在这样的世界，”凯特说。“虽然我们的工作提出了解决由亚海王星系外行星带来的难题的方法，但它们仍然有很多东西要教给我们!”
引文:“逸度危机解释了系外行星亚海王星的过度丰富性。凯特等人，《天体物理学杂志通讯》，2019年12月17日。2041 – 8213 . DOI: 10.3847 / / ab59d9
资助:美国国家航空航天局、国家科学基金会、宾夕法尼亚州立大学、埃伯利科学学院、宾夕法尼亚空间资助联盟。