相较水行星或岩石行星,含大量有机碳的“烟灰行星”在银河系可能更普遍,重塑我们对行星群体组成、适居带分布的预期与观测策略。

在天文学领域,烟灰(Soot)并非燃烧形成的一团黑烟,而是指富含碳、氢、氧、氮的惰性有机碳(refractory organic carbon),这种成分在太阳系相当常见,估计烟灰占所有彗星总质量约40%,代表太阳系初形成时烟灰含量丰富。

因此研究人员提出原行星盘可能存在“烟灰线”。论文指出原行星盘可分为3个截然不同区域,每区都孕育独特行星,最内侧区域温度高,烟灰难凝聚,只会形成如地球、火星的岩石行星,几乎不存在烟灰物质;中间区域位于内侧区域与烟灰线之间,主要分布由烟灰构成、含水量低的行星,这类行星外观上可能很像土卫六泰坦(Titan),具甲烷大气或类似成分,烟灰质量可达25%。

再往外越过“雪线”的区域,行星多为“烟灰—水冰”组合,新论文建模分析2种类型烟灰—水冰星球,两者烟灰含量皆15~20%,但“干型”烟灰水冰星球总质量仅含25%水,“湿型”烟灰水冰星球则含50%水。

此外,原本被认为富含水冰的系外行星,实际上很多可能由富碳材料而非水组成,有些热木星、亚海王星的发射光谱呈现水特征减弱、短波散射增强,与雾霾/烟灰型微粒一致。

韦伯太空望远镜已陆续发现类似烟灰行星特征的系外行星,比如位于各自恒星烟灰线内的K2-12b、Toi-280d,不只大气检测到甲烷和二氧化碳,Toi-280d更具有明显高的碳氧比,极可能是论文描述的烟灰行星,烟灰星球在银河系或许比水冰星球更常见。

这类行星还可能拥有钻石核心,导致更难产生强大磁场保护生命免受宇宙射线伤害,科学家表示,还需收集更多数据以创建区分水星球与烟灰星球的精确模型。

(首图来源:AI生成)