气体行星的密度有多大？-木庄网络博客

本文摘自浅语科技，原文链接：https://mini.eastday.com/mobile/221025234318619505206.html，侵删。

在人类已知的行星中，按照形态可以大致分为两类——气体行星和岩石行星。

顾名思义，岩石行星就是拥有固态表面的天体，比如太阳系的水星、金星、地球和火星；气体行星指的是不以固体成分为主体的行星，比如木星、土星、天王星和海王星。在宇宙中，系外行星也都属于这两类，目前没有液体或其他类型的行星被发现。

虽然名叫气体行星，但它们并非全部的结构都是气体。虽然它们主要由氢和氦构成，但在极其浓厚的大气层下方，这些原本是气体的物质就会被压缩成液体。再往核心处看，氢甚至已经被挤压成了离子，这里的密度也非常高。因此，气体行星是不可能利用飞行器穿越的，而且由于内部的特殊结构，它们的密度也远高于正常的气体密度。

以木星为例，它的体积是地球的1316倍，质量是地球的318倍，算下来其密度大约是每立方厘米1.33克，其实是比常态的水还要重的。太阳系内密度最小的行星是土星，仅有0.687克/立方厘米。也就是说，如果有足够大的海洋，把整个太阳系扔进去，只有土星能漂起来。

然而，如果把土星和一颗名叫TOI-3757b的系外行星相比，它的密度就小巫见大巫了。

TOI-3757b位于距离我们580光年的御夫座方向，是美国宇航局的TESS卫星利用凌星法发现的。通过它对宿主恒星的影响，天文学家可以判断它的质量和体积。研究表明，它的体积比木星还要巨大，但质量仅有地球的85倍，还不如土星。这么算下来，它的密度竟然只有每立方厘米0.27克！

这个密度不仅仅是“小”那么简单，而且还突破了天文学家的理论！

根据观测，它围绕宿主恒星公转一圈只需要3.43个地球日，这意味着它和恒星之间离得非常近。而且它的宿主恒星是一颗红矮星，辐射非常强，按理说早就应该把它的气体吹散了，或者说它根本就不应该存在于这里。

卡内基科学研究所地球和行星实验室的行星天文学家ShubhamKanodia提出了两点猜想：

第一，可能是它的轨道偏心率太大，只有在近恒星点的时候才会被加热，以至于热胀冷缩，变得如此蓬松，在远处就可以保持相对正常的状态；

第二，气态行星形成的早期，也有一个岩石的内核，通过引力吸积周围的物质。但这颗行星所处的环境没有那么多重的元素，因此岩石核心的形成速度比较慢，导致气体吸积的过程延长，所以密度这么低。

还有天文学家推测：或许我们观测到的不只是行星本身，还有行星环，以至于高估了行星的体积。实际上TOI-3757b的体积可能比我们观测到的要小得多，相对应的，其实际密度也比现在算出来的要大得多。但Kanodia指出，它和宿主恒星之间的距离太近，是无法拥有行星环的，这个理论不成立。

Kanodia指出：人类还需要发现更多类似的蓬松的系外行星，只有获得足够多的研究样本，才有可能取得一定的研究成果。

气体行星的密度有多大？