究竟是巖質(zhì)行星亮，還是氣態(tài)行星更亮？無論是從視星等還是反照率（Bond albedo）來說，太陽系里最亮的當(dāng)然要數(shù)地球的鄰居 —— 金星。作為一顆行星，在我們的視野中，金星遠(yuǎn)比那些恒星還要亮，絕對算得上是“夜空中最亮的星”。雖然太陽系中最亮的行星是一顆巖質(zhì)行星，但是太陽系外就不一定了。你能想象一個布滿金屬蒸汽云，周圍下著“鈦雨”的世界是什么樣嗎？
“床前明月光，疑似地上霜”。我們知道，月光雖然叫月光，但這個光并不是月球本身發(fā)出的，而是反射的太陽光。同理，行星也是一樣。雖然月亮看上去很亮，但很大原因是它距離我們太近，而不是它的反光能力有多強(qiáng)。月球的反照率其實非常低，只有 10% 左右。
太陽系八大行星里反射能力最弱的，要數(shù)是和月球一樣也是缺少大氣層的水星，反照率還不到 9%。其他行星但凡有點大氣層，反射能力都不算太差。像地球，它的反照率和那些氣態(tài)行星差不多，都在 30% 左右。木星稍大一些，有 50%。但是反照率最高的還得說是金星，仰仗著濃厚的大氣層以及獨有的硫酸云，金星的反照率能夠達(dá)到 76%！所以可以說，金星是除太陽和月亮外天上最亮的天體。
對于行星來說，要想成為“最靚的仔”，除了外表光鮮（反照率高）以外，還必須得和恒星走得足夠近。比如說金星，它不僅在反照率上碾壓所有競爭對手，同時它和太陽的關(guān)系也處得十分火熱，距離太陽只有 0.72 個天文單位（地球到太陽的 3/4），僅次于水星。所以太陽系外最亮的行星，它肯定距離宿主恒星也很近。
2019 年，天文學(xué)家在距離我們 264 光年的恒星 LTT 9779（TOI-193）旁邊，發(fā)現(xiàn)了一顆罕見的行星 ——LTT 9779 b（TOI-193 b）。通過凌日法分析，這顆行星十分明亮，反照率達(dá)到了 80%，比金星還高。而且果不其然，它距離宿主恒星非常近，只有金星到太陽的 1/42（0.017 個天文單位）。離光源這么近，反射能力還這么強(qiáng)，可想而知它得有多亮。
這顆行星是一顆 29 倍地球質(zhì)量、4.6 倍地球半徑的氣態(tài)行星。鑒于這個個頭和密度，它被劃分為類海王星天體。該天體之所以說罕見，不是因為它的反照率高，也不是因為它是類海王星天體（已確認(rèn)系外行星里 1/3 都是這種類海王星天體）。說它罕見是因為：作為一顆類海王星天體它距離宿主恒星太近了，根本不應(yīng)該出現(xiàn)在這里！
通常情況下，在恒星旁邊“貼臉飛行”的行星，要么是個頭巨大的氣態(tài)巨行星（比如“熱木星”），要么是和地球差不多大的巖質(zhì)行星。因為如果你不是前者那樣的“肉盾”，那么你必將在很短時間內(nèi)（比如 1 億年里）就被恒星“吃干扒凈”，最終只剩下個小小的固態(tài)核心。
尤其在面對年輕恒星時更是如此。比如這顆行星的宿主恒星（LTT 9779），它的個頭和太陽差不多（80%），也是顆 G 型主序星。但是相較于太陽這個穩(wěn)重的 46 億歲的“中年大叔”來說，這顆恒星還只是個不到 20 億歲的“年輕小伙”。當(dāng)面對一顆輻射非常強(qiáng)的年輕恒星時，任何海王星大小的行星，想靠自身引力鎖住外層大氣幾乎不太可能。它的氫和氦理應(yīng)會被扒得一干二凈，只剩下個裸露的巖質(zhì)核心才對。
直接看這幅行星半徑與軌道周期關(guān)系圖，它的縱坐標(biāo)是行星半徑（單位：地球半徑），橫坐標(biāo)是軌道周期（單位：天）?？梢钥闯?，在十分接近恒星（軌道周期極短）的地方，那里基本都是些 1~2 倍地球半徑的行星；當(dāng)距離稍遠(yuǎn)一點，大個子的氣態(tài)巨行星也可以穩(wěn)定存在；而介于中間的類海王星天體，它們主要集中在更遠(yuǎn)的地方。在圖中的三角區(qū)域內(nèi)，很少發(fā)現(xiàn)類海王星天體，因此這個區(qū)域也被稱為“海王星沙漠”。
然而今天說的這顆行星（也就是圖中那個五角星），它便是“海王星沙漠”中為數(shù)不多的典型個例。因為距離恒星非常近，它的公轉(zhuǎn)軌道非常小，繞恒星一圈只需 0.8 天，也就是說它上面的“一年”僅有 19 個小時。
離恒星這么近，這顆行星的表面溫度一定低不了。沒錯，它的平衡溫度將近 2000K，已經(jīng)快趕上紅矮星的表面溫度了，所以它也被稱為“超熱海王星（Ultra-hot Neptune）”。那么問題來了：在如此極端的高溫下，一個以氫氦為主的小個子氣態(tài)行星，它是怎么保住自己的大氣層的呢？
有科學(xué)家猜測，這顆行星原本可能是顆木星大小的巨行星，后來它的大量物質(zhì)被恒星剝離，于是只剩下了現(xiàn)在海王星大小的身軀。但是僅憑恒星風(fēng)和高溫烘烤（光蒸發(fā)），一個巨行星很難在短時間內(nèi)流失這么多質(zhì)量。所以這顆行星可能還經(jīng)歷了其他物質(zhì)外流方式，比如洛希瓣溢出（Roche Lobe Overflow，RLO）。
這里的洛希瓣溢出，主要指的就是當(dāng)氣態(tài)巨行星過于靠近恒星時（比如進(jìn)入了恒星的洛希極限內(nèi)），在恒星的潮汐力作用下，行星的外層氣體膨脹到超出了行星自身的洛希瓣，從而導(dǎo)致行星物質(zhì)大量流失的現(xiàn)象。
如今這顆行星或許就是在恒星輻射導(dǎo)致的蒸發(fā)，以及潮汐力導(dǎo)致的洛希瓣溢出這兩者的雙重作用下，正在邁向巨行星向巖質(zhì)行星轉(zhuǎn)變的過程。只是這個過程為什么會這么慢，人們一直想不通。
2023 年 10 月，一篇發(fā)表于《皇家天文學(xué)月報》上的文章中，研究人員通過 XMM-Newton 空間望遠(yuǎn)鏡觀察了這顆行星宿主恒星的 X 射線情況。他們發(fā)現(xiàn)，這顆恒星實際上比我們預(yù)想的要“溫柔”得多。它不僅有著異常緩慢的自轉(zhuǎn)，同時它釋放出的 X 射線也遠(yuǎn)沒有想象的那么強(qiáng)，強(qiáng)度只有“同齡人”的 1/15。好嘛，本以為是個精神小伙，沒想到竟是個柔弱書生。微弱的恒星輻射或許就是這顆行星能夠保持住大氣的原因之一。
那現(xiàn)在的問題是：作為一顆熱海王星，它那 80% 的超高反照率該如何解釋？太陽系里的氣態(tài)行星，最多也只有木星那樣 50% 的反照率。能具有這么高的反射能力，這顆行星一定有它的過人之處，它的大氣層中說不定隱藏著什么秘密。
好在該行星離我們不算太遠(yuǎn)（只有 264 光年），借助具有紅外能力的空間望遠(yuǎn)鏡，我們可以通過透射光譜來看看它的大氣中到底有些什么。
天文學(xué)家借助斯皮策、哈勃、韋伯這些望遠(yuǎn)鏡，先后對這顆行星的大氣進(jìn)行了觀測。果不其然，除了意料之中以氫氦為主的成分外，這里的大氣具有異常高的金屬含量，金屬豐度是太陽的幾百倍！通過仔細(xì)分析光譜后人們發(fā)現(xiàn)，這里大氣中的云竟然是由硅酸鹽組成的。
（* 天文學(xué)上一般把除氫、氦以外的元素統(tǒng)稱為金屬元素）
硅酸鹽說白了就是石頭、沙子、玻璃這種東西，像地球這樣的巖質(zhì)行星基本就是由硅酸鹽構(gòu)成的。根據(jù)具體成分不同，硅酸鹽的沸點一般在兩千多度（玻璃的話甚至只要一千多度）?？紤]到這顆行星將近 2000 度的平衡溫度，它上面有砂石的話還真能被蒸發(fā)。然而這還沒完，除了這些硅酸鹽外，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這些云中還含有金屬鈦。也就是說，這顆行星的表面竟然籠罩著一層“鈦砂云”，難怪反射能力那么強(qiáng)，合著整個星球就是一面大鏡子。
我們可以想象下這里的環(huán)境：天上掛著一個碩大的火球，周圍是一團(tuán)團(tuán)的金屬蒸汽。當(dāng)?shù)搅藴囟壬缘偷牡胤剑@些厚重的金屬云會凝結(jié)成“雨滴”落下。隨后，這些液態(tài)金屬再次被高溫蒸發(fā)，如此反復(fù)。
好了，總結(jié)一下：為什么這顆行星可以出現(xiàn)在海王星沙漠？
1、雖然它距離恒星很近，但它的宿主恒星 X 射線非常弱，恒星風(fēng)并不強(qiáng)烈；
2、這顆行星大氣的金屬含量很高，這使得它的整個大氣層變得非常沉重，很難被吹走；
3、金屬云層導(dǎo)致的高反照率可以抵擋大部分的恒星輻射，這也使得行星免于被過度烘烤。
這些原因目前看起來還算合理，但是關(guān)于這顆超熱海王星的謎團(tuán)只能算是被初步解開。未來 JWST 可能還會對它進(jìn)行更為詳細(xì)的觀測，希望屆時能有更多的證據(jù)來幫助解開謎團(tuán)。
本文來自微信公眾號：Linvo 說宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo
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