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近日，中外科學家基於國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST）觀測的大樣本數據，並結合國外其他衛星和望遠鏡觀測數據，發現“超級地球”與“迷你海王星”在軌道偏心率與周期關係上遵循不同的規律，並從動力學上揭示了這兩類相近的行星族群經歷了不同的演化路徑。這項成果加深了科學界對行星系統多樣性的認識，也為人類完整認知系外行星的形成與演化拼出了更清晰的全景。相關成果6月12日在國際學術期刊《科學》發表。
在太陽系中，行星呈現內巖質、外氣態冰質的分布特點，缺少地球與海王星之間的中等尺寸行星。但人類觀測到的數千顆系外行星裡，這類天體卻是宇宙中的主流，還能被劃分為“超級地球”和“迷你海王星”兩類，二者的演化差異一直是天文界未解難題。
過去科學界常將兩類行星混為一體分析，難以釐清演化規律。在這項研究中，中外科學家創新性地運用凌星持續時間比統計法，成功反演行星族群平均軌道偏心率，發現兩類行星軌道規律截然相反。“迷你海王星”公轉周期越短，軌道越扁，違背經典潮汐圓化理論，主要受角動量赤字均分機制影響，偏心率在行星間由外向內傳遞。而超級地球周期越短軌道越趨近正圓，符合傳統理論，其演化多由行星間碰撞、散射等劇烈活動主導。
研究人員形象比喻，“超級地球”是歷經撞擊、散射等“暴力事件”的倖存者，而“迷你海王星”則是長期處於溫和軌道環境中的“原住民”。這也證實行星尺寸不只是物質構成的標識，更決定了其動力學演化命運。
該成果首次從動力學層面，證明“超級地球”與“迷你海王星”是相互獨立的演化族群，為系外行星形成理論提供了關鍵觀測依據。同時也展現出郭守敬望遠鏡在大樣本恆星觀測領域的突出能力。
△“超級地球”與“迷你海王星”迥異的軌道周期—偏心率關係
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