“大多数天文学家怀疑年轻的小迷你海王星一定有蒸发的大气层，”这两项研究的主要作者、加州理工学院的研究生迈克尔·张(Michael Zhang)说。“但直到现在，还没有人在这样做的过程中抓到一只。”

研究结果分别发表在《科学》杂志的两篇论文上天文杂志其中一篇论文基于夏威夷茂纳克亚的凯克天文台的数据，另一篇论文则涉及美国宇航局哈勃太空望远镜的观测结果。总之，这些研究有助于描绘出像这样的奇异世界是如何形成和演化的。

迷你海王星是一类系外行星，它们围绕太阳系外的恒星运行。这些行星是海王星的更小、密度更大的版本，由巨大的岩石核心组成，周围是厚厚的气体层。

在新的研究中，由加州理工学院领导的一组天文学家使用凯克天文台的近红外光谱仪(NIRSPEC)研究了位于103光年外的TOI 560恒星系统中的两颗迷你海王星行星之一;他们用哈勃望远镜观测了两颗绕着HD 63433轨道运行的迷你海王星，它们距离我们73光年远。

他们的结果表明，大气气体正在从TOI 560中最里面的迷你海王星(TOI 560.01)和HD 63433中最外面的迷你海王星(HD 63433 c)中逸出。

此外，凯克天文台的数据令人惊讶地显示，TOI 560.01周围的气体主要向恒星逃逸。

“这是出乎意料的，因为大多数模型预测气体应该从恒星流出，”行星科学教授希瑟·克努森说，他是张的顾问，也是这项研究的合著者。“关于资本外流如何在实践中发挥作用，我们还有很多东西要学。”

行星间隙的解释?

自20世纪90年代中期发现第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星以来，已经发现了数千颗其他系外行星。它们中的许多轨道都靠近它们的恒星，较小的岩石行星通常分为两类:迷你海王星和超级地球。超级地球的大小是地球的1.6倍(偶尔会达到地球的1.75倍)，而迷你海王星的大小在地球的2到4倍之间。很少有行星的大小介于这两种行星类型之间。

对这种差距的一种可能解释是，迷你海王星正在转变为超级地球。理论上，迷你海王星被由氢和氦组成的原始大气所包裹。氢和氦是中心恒星形成时遗留下来的，中心恒星是由气体云形成的。科学家们推测，如果一个迷你海王星足够小，离它的恒星足够近，恒星的x射线和紫外线辐射可以在数亿年的时间里剥离它的原始大气。这将留下一个半径小得多的岩石超级地球，理论上，它仍然可以保留一个相对较薄的大气层，类似于我们自己的星球。

张说:“在间隙中的行星将有足够的大气层膨胀它的半径，使它拦截更多的恒星辐射，从而使质量损失更快。”“但是大气层很薄，它很快就会消失。这就是为什么行星不会在空隙中停留太久的原因。”

根据天文学家的说法，其他情况也可以解释这一差距。例如，较小的岩石行星可能从一开始就没有聚集过气体包层，而迷你海王星可能是水世界，没有被氢气包裹。这两颗逃逸大气层的迷你海王星的最新发现是支持迷你海王星确实正在变成超级地球理论的第一个直接证据。

阳光下的签名

天文学家能够通过观察迷你海王星在其主星前穿过或凌日来探测逃逸的大气层。我们无法直接看到这些行星，但当它们从它们的恒星前面经过时，就像我们在地球上看到的那样，望远镜可以寻找行星大气中原子对星光的吸收。在迷你海王星TOI 560.01的例子中，研究人员发现了氦的特征。对于恒星系统HD 63433，研究小组在他们研究的最外层行星HD 63433 c上发现了氢的特征，但在最内部的行星HD 63433 b上没有发现氢的特征。

“内行星可能已经失去了大气层，”张解释说。

气体的速度提供了大气正在逃逸的证据。观测到TOI 560.01周围的氦以每秒20公里的速度移动，而HD 63433 c周围的氢以每秒50公里的速度移动。这些迷你海王星的引力不足以吸引如此快速移动的气体。行星周围的流出量也表明逃逸大气层:TOI 560.01周围的气体茧至少是行星半径的3.5倍，HD 63433 c周围的气体茧至少是行星半径的12倍。

至于TOI 560.01丢失的气体流向而不是远离其主星的奇怪发现，未来对其他小海王星的观测应该会揭示TOI 560.01是一个异常现象，还是向内移动的大气外流更为常见。

“作为系外行星科学家，我们已经学会了期待意想不到的事情，”克努森说。“这些奇异的世界不断给我们带来新的物理学惊喜，这些物理学超出了我们在太阳系中所观察到的。”