什么是超级地球：比地球质量更大的岩石系外行星

2022年11月16日上午10:05 • 科学 • 阅读 2433

超级地球指的是质量高于地球的太阳系外行星，但大大低于太阳系的冰巨星天王星和海王星，它们分别是地球的14.5倍和17倍。“超级地球”一词仅指行星的质量，因此并不暗示任何有关地表条件或宜居性的信息。

需要注意的是，超级地球和迷你海王星是两种不同的天体，超级地球指的是拥有固体表面的岩石星球；而迷你海王星指的是不具有固体表面，或者是拥有极为浓厚大气层的系外行星。所以超级地球更像是放大版的地球，而迷你海王星更像是缩小版的海王星。

一般来说，超级地球中的超级主要指的是它的质量，虽然里面还有地球二字，但是实际上并不代表这个星球上的温度、组成成分、轨道特征、宜居性和环境就类似于地球。

通常情况下，超级地球的质量下限就是地球质量，也有的科学家将超级地球的质量下限定义为1.9倍地球质量，而超级地球的上限是10倍地球质量，实际上质量越大，超级地球越无法形成，因为质量太大的超级地球必然会拥有非常浓厚的大气层了。但是也不是绝对的，一般质量超过10个地球质量的拥有固体表面的系外行星，天文学上也有一个名词，叫做大质量固体行星，或者是巨型地球。

除此之外，有的科学家也对超级地球的半径做了一定的限制，如果一颗系外行星的半径介于0.8~1.2倍地球半径到2~4倍地球半径之间的话，加上这颗天体是固态表面的话，也可以看做是超级地球。

由于超级地球的质量较大，它们的物理特性可能与地球不同；超级地球的理论模型根据其密度提供了四种可能的主要成分：

低密度超级地球被推断主要由氢和氦组成（迷你海王星）；
中等密度的超级地球要么以水为主要成分（海洋行星），要么有一个密度更大的核心包裹着一个扩展的气体包层（气体矮星或亚海王星）；
高密度的超级地球被认为是岩石和/或金属的，就像地球和太阳系的其他类地行星一样。

超级地球可能也具有类似于地球这样的分层结构，因为更大的质量，所以超级地球在地质学上将比地球更活跃，由于更薄的板块在更大的压力下，板块构造更活跃。然而，其他研究确定，地幔中的强对流作用于强大的引力会使地壳更坚固，从而抑制板块构造。行星的表面太坚固，岩浆的力量无法将地壳破碎成板块。

地球的磁场源于其流动的液态金属地核，但在超级地球中，质量会产生具有高粘度和高熔化温度的高压，这可能会阻止内部分离成不同的层，从而导致未分化的无核地幔。在地球上以岩石形式存在的氧化镁在超级地球的压力和温度下可以是液态金属，并且可以在超级地球的地幔中产生磁场。

根据一种假设，大约两倍于地球质量的超级地球可能有利于生命存在。更高的地表重力会导致更厚的大气层，增加地表侵蚀，从而导致更平坦的地形。结果可能是一个由浅海组成的“群岛行星”，上面点缀着非常适合生物多样性的岛链。一个拥有两个地球质量的更大质量的行星也会在其初始形成后在其内部保留更多的热量，从而更长时间地维持板块构造（这对于调节碳循环和气候至关重要）。更厚的大气层和更强的磁场也会保护地表生命免受有害物质的侵害宇宙射线。

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