開(kāi)普勒-78b位于天鵝座方向，距離地球400光年。它的體積是地球的1.2倍，質(zhì)量是地球的1.7倍。

這顆編號(hào)為"開(kāi)普勒-78b"的行星每隔8.5小時(shí)繞其中央恒星公轉(zhuǎn)一周。由于離中央恒星太近，它的表面溫度高于2000攝氏度，不適合生命生存。

發(fā)現(xiàn)行星

“開(kāi)普勒-78b”是利用美國(guó)宇航局“開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡”收集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的，花費(fèi)了3.5年時(shí)間觀測(cè)恒星亮度規(guī)律性的下降，也就是俗稱的過(guò)境，它描述了行星從恒星面前經(jīng)過(guò)的特征。這揭示了行星的大小，它遮擋的星光越多，行星體積越大。為了捕捉當(dāng)行星經(jīng)過(guò)恒星表面時(shí)所導(dǎo)致的亮度變暗，這架望遠(yuǎn)鏡在太空運(yùn)轉(zhuǎn)了4年，對(duì)150000多顆恒星進(jìn)行了不間斷監(jiān)視。

天文學(xué)家利用一種叫“視向速度”的方法測(cè)量了該行星的質(zhì)量。這種方法基于行星圍繞中央恒星公轉(zhuǎn)時(shí)，彼此的引力牽引導(dǎo)致恒星的晃動(dòng)。又以“凌星法”測(cè)量了其質(zhì)量，當(dāng)系外行星經(jīng)過(guò)中央恒星表面的時(shí)候，會(huì)短暫遮擋一些光線，導(dǎo)致星光看起來(lái)變暗，“開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡”基于這點(diǎn)來(lái)判斷出行星的體積。

“開(kāi)普勒-78b”是第一顆同時(shí)精確測(cè)定了質(zhì)量和體積的系外行星。知道這兩個(gè)參數(shù)之后，天文學(xué)家就可以計(jì)算它的密度和判定它的組成。研究表明，“開(kāi)普勒-78b”的體積是地球的1.2倍，質(zhì)量是地球的1.7倍。由此推斷，這顆行星主要由巖石和鐵組成的。

密度測(cè)量

開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡首次觀測(cè)到并沒(méi)有提供行星質(zhì)量的任何直接暗示，因此行星的密度，作為行星組成成分的線索，也成了未知數(shù)目前為止測(cè)量行星質(zhì)量最成功的的技術(shù)便是觀測(cè)行星引力導(dǎo)致恒星的微小波動(dòng)。行星質(zhì)量越大，距離恒星越近產(chǎn)生的波動(dòng)也就越大。地球質(zhì)量的行星一般非常小以至于很難檢測(cè)到波動(dòng)的變化，除非它們距離母恒星非常的近，當(dāng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)開(kāi)普勒-78b公轉(zhuǎn)一年只有8小時(shí)后，兩支科研小組嘗試的計(jì)算了它的質(zhì)量。

霍華德的研究小組利用位于夏威夷的凱克望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)它的恒星。同時(shí)瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的弗朗西斯科·佩佩（Francesco Pepe）帶領(lǐng)的另一支研究小組利用西班牙拉帕爾瑪島的高精度徑向速度行星搜索儀（HARPS-N）望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)。

霍華德的研究小組報(bào)告稱這顆行星半徑是地球的1.2倍，質(zhì)量是地球的1.69倍。佩佩小組計(jì)算出它的半徑是地球的1.6倍，質(zhì)量是地球的1.86倍。兩者都提出了該行星密度大約為5.5克每立方厘米，這與地球非常相似，暗示著它具有鐵和巖石的組成成分。

不幸的是，這顆行星非常炙熱以至于巖石可能已經(jīng)熔化。因此利用這項(xiàng)技術(shù)發(fā)現(xiàn)更冷更宜居的地球雙胞胎可能會(huì)非常艱難，這主要是因?yàn)樗鼈兣c宿主恒星的距離。

研究人員認(rèn)為開(kāi)普勒78b與母星之間的距離只有水星-太陽(yáng)間距離的大約1/40。據(jù)估計(jì)，這顆行星的表面可能已經(jīng)完全熔化，形成一個(gè)巨大的熔巖海洋，溫度高達(dá)2760攝氏度。

開(kāi)普勒78b環(huán)繞的恒星可能比較年輕，旋轉(zhuǎn)速度是太陽(yáng)的2倍。令天文學(xué)家感到興奮的是，他們探測(cè)到來(lái)自開(kāi)普勒78b的光線。這是天文學(xué)家第一次探測(cè)到體積如此小的系外行星反射的光線，能夠幫助他們了解開(kāi)普勒78b的表面構(gòu)成和反射性。

開(kāi)普勒78b距離母星很近，科學(xué)家希望對(duì)這顆行星的引力對(duì)母星產(chǎn)生的影響進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量獲取的數(shù)據(jù)可用于推算開(kāi)普勒78b的質(zhì)量，讓開(kāi)普勒78b成為第一顆質(zhì)量可知的體積與地球相當(dāng)?shù)南低庑行?。為了發(fā)現(xiàn)開(kāi)普勒78b，研究小組借助開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡對(duì)超過(guò)15萬(wàn)顆恒星進(jìn)行了觀測(cè)。

為了發(fā)現(xiàn)開(kāi)普勒78b，研究小組對(duì)能夠說(shuō)明一顆行星可能周期性在恒星前方穿過(guò)的光線變暗現(xiàn)象進(jìn)行了觀測(cè)。麻省理工學(xué)院的羅伯托·薩奇斯·奧杰達(dá)表示：“我一直密切觀察，突然間，我發(fā)現(xiàn)光線變暗，所出現(xiàn)的時(shí)間與我們的預(yù)計(jì)相同，真的是太美了。我認(rèn)為我們發(fā)現(xiàn)了來(lái)自這顆行星的光線。這是一個(gè)令人非常興奮的時(shí)刻！“

不宜居性

雖然體積與地球相當(dāng)，開(kāi)普勒78b幾乎不具有適居性，原因就在于距離母星太近。韋恩指出：“生活在一個(gè)充斥著熔巖的世界將是怎樣一番景象，你只能靠自己的想象了?！辈贿^(guò)，這并不能排除其他軌道周期較短的系外行星具有適居性。韋恩的小組正在尋找環(huán)繞冷星運(yùn)行的系外行星。冷星也被稱之為“褐矮星”，是一種“失敗的恒星”，因質(zhì)量不足無(wú)法成為燃燒的恒星，但其質(zhì)量仍遠(yuǎn)大于太陽(yáng)系最大的行星木星。韋恩說(shuō)：“如果環(huán)繞一顆褐矮星運(yùn)行行星會(huì)在幾天內(nèi)靠近這顆恒星。此時(shí)的行星如果溫度適中的話仍有適居性。

存在神秘

“我們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)尋找可居住區(qū)里地球大小行星的捷徑，”霍華德說(shuō)道?！斑@將要求新一代的極穩(wěn)定的光譜攝影機(jī)以及世界上最大的望遠(yuǎn)鏡?！比欢?，開(kāi)普勒-78b也提出了一個(gè)更加直接的謎題：為什么這顆行星會(huì)存在？當(dāng)行星系統(tǒng)形成時(shí)，年輕的恒星更大，它將完全吞沒(méi)處于軌道的開(kāi)普勒-78b。這意味著這顆行星應(yīng)該形成于非常遠(yuǎn)的距離然后朝恒星逐漸靠近。但如果事實(shí)的確如此，那么應(yīng)該已經(jīng)完全落入恒星內(nèi)部。

無(wú)論是哪種情況，這顆行星的診斷都不容樂(lè)觀：理論學(xué)家預(yù)測(cè)在未來(lái)30億年，重力將導(dǎo)致開(kāi)普勒-78b旋轉(zhuǎn)落入自身恒星并被撕成碎片，2013年12月10日據(jù)美國(guó)《探索》雜志網(wǎng)站報(bào)道，在眾多系外行星中，開(kāi)普勒-78b顯得與眾不同，這不僅是因?yàn)樗拇笮∨c地球相當(dāng)，可能擁有巖石的地表和一個(gè)鐵核。開(kāi)普勒-78b與地球之間的相似性可能還并不局限于此。它圍繞一顆與太陽(yáng)相似的恒星“開(kāi)普勒-78”運(yùn)行，距離非常近，一“年”的長(zhǎng)度僅有8.5小時(shí)。事實(shí)上，由于它和它的“太陽(yáng)”之間的距離實(shí)在太過(guò)接近，其地表的平均氣溫要比地球高出近2000攝氏度。因此，將其稱為一個(gè)“巖石”行星實(shí)際上是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，因?yàn)樗袷且活w被巖漿淹沒(méi)的地獄星球。

但這還并非是開(kāi)普勒-78b背后謎團(tuán)的全部，事實(shí)上，科學(xué)家們認(rèn)為這顆行星根本就不應(yīng)該存在。

美國(guó)哈佛-史密松天體物理中心(CfA)的天文學(xué)家大衛(wèi)·拉森(David Latham)在一份新聞稿中表示：“這顆行星完全是一個(gè)謎團(tuán)。我們不知道它為何會(huì)形成，也不知道它如何會(huì)遷移到它今天所在的位置上。但我們的確很清楚一點(diǎn)，那就是這樣的狀況將不會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)下去。”

按照現(xiàn)有的行星形成理論，這顆行星簡(jiǎn)直就是異類——它的體積很小，大約僅比地球大出20%左右，它不可能在所處的位置上演化形成，并且理論中也找不出任何一種機(jī)制能夠使其從別處遷移到這里。但有一點(diǎn)是肯定的，那就是它將無(wú)法在位置上堅(jiān)持太久，它將注定被恒星的大火吞噬。

不過(guò)這里的“不久”當(dāng)然是天文學(xué)意義的尺度，對(duì)于一顆根本就不該存在的行星來(lái)說(shuō)，這樣的壽命已經(jīng)夠慷慨了。按照估算，開(kāi)普勒-78b將在大約30億年后落入恒星的熊熊烈焰之中。

恒星開(kāi)普勒-78位于天鵝座，距離地球約400光年。當(dāng)其處于恒星演化的早期階段時(shí)，其體積要大得多。而當(dāng)天文學(xué)家們嘗試計(jì)算這顆恒星在其演化早期的體積大小時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)那時(shí)候行星開(kāi)普勒-78b的軌道將會(huì)位于恒星內(nèi)部。哈佛-史密松天體物理中心的天文學(xué)家迪米特·薩塞洛夫(Dimitar Sasselov)說(shuō)：“它當(dāng)然不可能在今天所處的位置上形成，因?yàn)槟悴荒茉谝活w恒星的內(nèi)部形成一顆行星。”

那么是否有可能是這顆行星早期曾經(jīng)擁有更遠(yuǎn)的軌道，而在此后才逐漸發(fā)生了向內(nèi)遷移？這一種可能性也已經(jīng)被研究人員排除。薩塞洛夫表示：“它不可能是在遠(yuǎn)處形成之后再向內(nèi)遷移到目前位置的，因?yàn)槿绻菢拥脑捤蜁?huì)直接一頭撞上恒星。因此我們處于兩難境地。”

但盡管擁有此類奇特的特征，開(kāi)普勒-78b并不孤單，實(shí)際上它代表了一類由美國(guó)宇航局開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的新類型系外行星。這類系外行星的大小與地球接近，并且軌道非?？拷阈?公轉(zhuǎn)周期低于12小時(shí))。在這其中，開(kāi)普勒-78b是首顆被測(cè)定了大小和密度的成員。拉森表示：“開(kāi)普勒-78b是這一新類型系外行星的典型代表?！?/p>

盡管是開(kāi)普勒小組最先發(fā)現(xiàn)了開(kāi)普勒-78b，但在研究過(guò)程中科學(xué)家們還借助了設(shè)置在西班牙加那利群島上的天文觀測(cè)設(shè)備，以及夏威夷凱克望遠(yuǎn)鏡的高分辨率觀測(cè)數(shù)據(jù)。開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡探測(cè)系外行星的原理是所謂的“凌星法”——即對(duì)恒星進(jìn)行精確測(cè)光，當(dāng)有行星從恒星面前經(jīng)過(guò)時(shí)便會(huì)遮擋恒星的一部分光芒，從而導(dǎo)致恒星的亮度出現(xiàn)輕微下降而被檢測(cè)到。這樣的測(cè)量數(shù)據(jù)可以用來(lái)估算系外行星的直徑大小。而另一種方法則被稱作“徑向速度法”，其基本原理是：當(dāng)行星圍繞恒星運(yùn)行時(shí)，盡管其質(zhì)量相比恒星而言很小，但仍然會(huì)對(duì)恒星產(chǎn)生一定的影響，使其出現(xiàn)輕微的晃動(dòng)。通過(guò)檢測(cè)這種晃動(dòng)效應(yīng)，科學(xué)家們便能估算出系外行星的質(zhì)量大小。將徑向速度法與凌星法獲得的數(shù)據(jù)資料相結(jié)合，科學(xué)家們便可以計(jì)算出系外行星的密度數(shù)值。

天文學(xué)家們指出，在我們太陽(yáng)系的內(nèi)部水星軌道內(nèi)側(cè)也完全可能曾經(jīng)過(guò)一顆大行星，只是后來(lái)整個(gè)被太陽(yáng)吞噬，沒(méi)有留下一點(diǎn)痕跡。而從另一方面來(lái)說(shuō)，盡管這類奇特的系外行星的起源問(wèn)題尚不明朗，但或許可以將它們稱作“伊卡魯斯行星”——正如古希臘神話中的人物伊卡魯斯那樣，它們飛地離太陽(yáng)太近了。這無(wú)異于飛蛾撲火，最終會(huì)將它們引向滅亡。