巖質行星

其主要組成成分和類地行星（Terrestrial）、地球型行星相似，但是與氣體巨星有極大的不同，氣體巨星可能沒有固體的表面，而主要的成分是氫、氦和存在不同物理狀態下的水。

與類地行星構造相似，中央是一個以鐵為主，且大部圍繞褐矮星旋轉的類地行星分為金屬的核心，圍繞在周圍的是以硅酸鹽為主的地凾。探索

①NASA 2011年1月10日宣佈。開普勒空間望遠鏡發現了一顆繞其恆星快速運行、大小與地球相仿的小型巖質行星。這顆系外行星稱為開普勒10b，是迄今在太陽系外發現的最小行星，尺寸約是地球的1.4倍，每0.84天繞其恆星運行一圈，距恆星距離比水星距太陽近23倍，白天温度可高達1371攝氏度，所以不適合生命存在。儘管它並不處在所謂適居區內，但這項發現仍對搜尋類地行星具有里程碑式意義。開普勒10b質量是地球的4.6倍，平均密度為8.8克/立方厘米。此次發現利用的是開普勒空間望遠鏡2009年5月至2010年1月間的觀測數據。有證據表明，上述恆星系統中可能還存在另一顆行星。開普勒空間望遠鏡發射於2009年，是NASA首項系外類地行星搜尋任務，用於尋找尺寸與地球一樣小的行星，包括處在可使液態水得以存在的適居區內行星。NASA所稱的適居區温度在水的沸點以下和冰點以上。

②一項藉助歐洲南方天文台（ESO）的高精度徑向速度法行星搜索儀（HARPS）的新研究指出：在暗淡的紅矮星周圍的宜居帶中，比地球稍大的巖質行星非常普遍。天文學家團隊估計，單單在銀河系中，這樣的“超級地球”就有100多億顆，而其中的100個可能就是太陽系的鄰居。這是首次測量紅矮星附近超級地球的存在比例，紅矮星佔據了銀河系羣星的80%。

這是首次測量紅矮星附近較小行星（相對於氣態巨行星而言）的存在比例，一個國際天文學家團隊剛剛公佈了相關的研究報告，他們使用的觀測儀器是ESO位於智利拉西亞天文台3.6米望遠鏡上的HARPS光譜儀（注1）。最近的研究報告指出，銀河系中行星遍地都是；因此對於確定一類重要的系外行星——紅矮星宜居帶中的系外行星數量，研究結果對使用不同的方法產生的差異並不敏感。

HARPS團隊已經在銀河系最普遍的恆星——紅矮星（或M型矮星，注2）周圍尋找系外行星。紅矮星比太陽暗而冷，但相當長壽，而且極多——佔據了銀河系羣星的80%。

團隊領導、法國格勒諾布爾宇宙天文台兼格勒諾布爾行星物理研究所（IPAG）的Xavier Bonfils介紹説：“根據我們使用高精度徑向速度法行星探測儀（HARPS）的觀測結果，擁有系外行星的紅矮星中，大約40%的在宜居帶中擁有超級地球（注3）——水能在行星表面以液態存在。由於紅矮星極為常見，銀河系中約有1600億顆之多，因此必然得出驚人的結論——單在銀河系中就有上百億個超級地球。”

有4顆行星的Gliese 581系統的合成分析，橫座標：行星質量，sin i是軌道傾角；縱座標，公轉週期，注意座標都是對數的。藍色區域即為宜居帶，對應太陽系的金星~火星區域。橙色線為HARPS的探測極限。線型為所有行星運動的疊加效果，前面部分的尖鋭波動由週期僅為5.37天的b行星產生，後面的波動由更長週期的外行星導致（後邊的小週期波動，由於座標的關係已經看不見）。

6年來，HARPS團隊在南部天空精挑細選了102個紅矮星樣本，從中發現了9個超級地球（1~10倍地球質量的行星），其中兩例位於宜居帶中——Gliese 581和Gliese 667 C。天文學家能夠估算這些行星的質量以及它們離恆星的距離。

通過比對所有的數據（包括沒有行星的恆星數據），並考慮了已經發現的系外行星的比率，團隊計算出圍繞紅矮星的各種行星的比例：宜居帶中存在超級地球的比例約為41%，誤差上限為95%，下限為28%。

另一方面，大質量行星——像太陽系中的木星、土星，在紅矮星周圍卻很罕見。不到12%的紅矮星，有望擁有巨行星（100~1000倍地球質量）。

由於太陽周圍有很多紅矮星，新的估算意味着在離太陽約30光年的鄰近空間中，可能就存在約100顆位於紅矮星宜居帶的超級地球。

團隊成員、瑞士日內瓦天文台的Stéphane Udry解釋説：“紅矮星周圍的宜居帶——水能在行星表面以液態存在的區域，遠遠比地球離太陽的距離近。但我們知道紅矮星極易爆發強烈的耀斑，使行星籠罩在X線和紫外線輻射下，並滅絕生命。”

HARPS巡天中發現的一個紅矮星的系外行星是Gliese 667 Cc（注5），這是三星系統中發現的第二例系外行星，幾乎位於宜居帶的中心。雖然它的質量超過4個地球，但它卻是迄今為止最近的“影子地球”，很可能表面擁有液態水。這是繼2007年發現Gliese 581d後（2009年確認），HARPS巡天發現的第二例位於紅矮星宜居帶中的超級地球。

團隊成員Xavier Delfosse總結道：“現在我們知道鄰近的紅矮星中有好些超級地球，我們需要藉助HARPS和未來的設備鑑別它們。其中的一些會從母恆星前方經過，這將提供令人興奮的機會讓我們研究行星的大氣，並搜索生命信息。”

③如果氣態巨行星向內側的遷移是很平常的話，我們探測到巖質的類地行星的機會將大大減少。即使它們在某個太陽系的歷史早期形成，也很容易因一個木星大小的行星從附近經過而被帶離軌道或者破壞掉。地球的存在似乎取決於木星保持在了它所形成的位置上，其原因尚不清楚。目前，在大多數探測到的太陽系中，在我們預計存在巖質“地球”的位置上是一個氣態巨行星。應當承認我們的技術有利於探測離恆星較近的大型行星。而進一步觀測可能説明我們的太陽系終究一點也不特殊。這是一個基礎問題，我們在接下來的10年中將有能力解答這一問題，直接尋找其他“地球”的任務已經在計劃中。 ^[2] 

有些時候觀測者從地球上可以幸運地看到一顆行星從它所環繞的恆星前面橫穿而過。在我們自己的太陽系中可以看到水星凌日和更為罕見的金星凌日。最近一次金星凌日發生在2004年，下一次在2012年。在此後要經過一個多世紀才會發生另一組2次凌日。那些太陽系外行星所繞轉的恆星都很遙遠，我們無法看出視面。所以當行星從恆星前經過時，它會將恆星的光部分地遮擋住，這樣我們所觀察到的是恆星的亮度略微變暗。這種方法可以實現大尺度的巡查，每晚可以觀測成千上萬顆星。而亮度上任何可疑的小下降都會被跟蹤。這類天文觀測將不再純粹是職業天文學家的工作，這種行星環繞恆星的跡象也能被業餘天文學家捕捉到。實際上令人興奮的是，業餘天文學家們已經因為共同發現了一些太陽系外行星而建立了聲譽。

現在我們已經知道了170多個環繞其他恆星的太陽系外行星，幾乎所有都是通過各種間接方法發現的。其中最成功的方法涉及探測行星的母恆星而非行星自身。儘管就像在我們太陽系中那樣，太陽包含了多於99%的總質量，中央恆星的質量比行星大得多，但行星對恆星的引力作用仍會產生效應，使恆星在空間中的運動發生搖擺。這個搖擺雖極為微小，但通過仔細的觀測仍能測量出來。通過這種方式可以確定行星的存在。而行星的質量越大，搖擺就越大。（帕特里克·摩爾）