天文学家发现了一个遥远的行星系统，它颠覆了长期以来关于行星形成的规则。围绕着小型的红矮星LHS 1903，科学家们原本预期会发现其内侧存在岩石行星，而外侧则为气态巨行星——这与我们在太阳系及其他数百个星系中观测到的模式相同。起初，观测结果确实如此。但新的观测揭示了一个意外：最外侧的行星似乎是岩石行星，而非气态行星。
在银河系中观测到的大多数行星系统中，科学家们看到了基本相同的基本布局。小型、岩石行星近距离环绕其恒星运行，而巨大的气态巨行星则在更远的距离上运行。我们自己的太阳系就符合这种模式。内行星：水星、金星、地球和火星，主要由岩石和金属构成。更远的木星、土星、天王星和海王星则主要由厚厚的气体层构成。
一种领先的行星形成理论解释了这种布局。年轻的恒星会发出强烈的辐射，可以剥离附近正在形成的行星的气体，留下固态的岩石世界。在离恒星更远的地方，较低的温度使行星能够保持厚厚的大气层，从而导致气态巨行星的形成。
LHS 1903周围一个打破规则的系统
一个新发现的、环绕恒星LHS 1903运行的系统并不遵循这一规律。这项发表在《科学》杂志上的发现，聚焦于一颗小型、暗淡的红矮星，它比太阳更冷、质量更小。
由麦克马斯特大学的Ryan Cloutier教授和华威大学的Thomas Wilson教授领导的研究人员，结合了地球上和太空中的望远镜数据来研究这个系统。他们最初识别出了三颗行星。最内部的世界是岩石行星，紧随其后的是两颗富含气体的行星，类似于较小版本的海王星，这样的排列符合标准预期。
但多年的额外观测带来了一个意想不到的转折。来自欧洲空间局CHEOPS卫星的新测量结果揭示出第四颗行星，名为LHS 1903 e，在距离恒星最远的轨道上运行。令人惊讶的是，这颗外部世界似乎是岩石行星。
"我们已经在数百个行星系统中看到了这种模式：内部是岩石的，外部是气态的。但现在，在一个行星系统的外部区域发现一颗岩石行星，迫使我们重新思考岩石行星能够形成的时间和条件，" Cloutier说，他是物理与天文学系的助理教授。
排除碰撞和行星迁移
研究团队探索了几种可能的解释。他们考虑了是否一次巨大的撞击可能剥离了这颗行星的大气层。他们还研究了这些行星是否可能随着时间的推移改变了位置。详细的计算机模拟和对行星轨道的研究排除了这两种情况。
相反，这些发现指向了一个更出人意料的想法。这个系统中的行星可能不是同时形成的。相反，它们可能是随着恒星周围环境的变化而一个接一个地发展起来的。
由内而外的行星形成
标准模型提出，行星诞生于原行星盘内，这是一个环绕年轻恒星的由气体和尘埃组成的漩涡状云团。在这种环境中，物质团块大约在同一时间形成多个行星胚胎。经过数百万年，这些成长中的天体演变成具有各种大小和成分的完全成形的行星。
LHS 1903系统的结构暗示了一种不同的路径，被称为由内而外的行星形成。在这种假设中，行星在变化的环境中依次形成。每颗行星完成形成时的局部条件决定了它是变得富含气体还是保持为岩石行星。
这个框架可以解释LHS 1903 e不寻常的性质。当它开始聚集形成时，周围圆盘中的大部分气体可能已经消散，留下太少物质来构建浓厚的大气层。
"看到一个岩石世界在不应有利于这种结果的环境中形成，这很引人注目。它挑战了我们当前模型中固有的假设，" Cloutier说，他补充道，这一发现引发了更广泛的问题：LHS 1903是一个异常现象，还是科学家尚未认识到的一种模式的早期例子。
"随着望远镜和探测方法变得更加精确，我们正在增强能力，以发现那些不像我们自己太阳系、也不符合长期存在理论的行星系统，"他说。
"每一个新系统都为日益增长的行星多样性图景增加了一个数据点——这个图景迫使科学家重新思考在银河系中塑造世界的各种过程。"