有些系外行星倾斜过度，导致行星间距离拉开

过去十年，系外行星的发现数量激增，这让我们更加希望在银河系的某个地方找到另一个像地球一样的世界。但这也让我们对其他恒星系统的奇怪现象有了新的认识——行星呈现出奇异的排列和偏心结构，却没有任何合理的解释。例如，系外行星对似乎会将自己推入比它们应有的更不规则的轨道，这种倾向让天文学家困惑了近十年。

最后，我们似乎找到了一些答案，来解释为什么会发生这种情况，以及这对于寻找宜居星球意味着什么。 《自然天文学》杂志发表的新发现表明，这些系外行星对通常表现出非常剧烈倾斜的两极，从而形成一种“倾斜度”（行星轴与轨道之间的关系），将行星推开。行星可能会因此经历极端的季节变化和恶劣的气候，影响它们维持某种宜居环境的能力。

根据我们目前对恒星周围行星轨道力学的了解，我们预计会看到某些结构。行星和卫星经常会陷入所谓的轨道共振，即它们在各自的轨道上行进时会在同一点相遇。当然，并非所有行星和卫星都是如此，但共振经常发生。这不仅仅是一个巧合现象——这是物理学。

但自从我们开始发现越来越多的系外行星以来，天文学家注意到其他恒星系统中的许多行星对的轨道周期不符合共振规律，它们的轨道间距比预期的要远得多。而所有怀疑的原因——比如小行星的引力效应或过量的宇宙气体——都没有得到证实。

尽管如此，我们总是有一些线索可以利用。从先前的研究（包括对木星卫星和臭名昭著的倾斜天王星的观测）中已经知道，如果有足够的能量被消散，两个天体之间的轨道可能会被撬开。如果行星的轨道靠近其恒星，那么恒星可能会在行星上引发更极端的潮汐，这将有效地将轨道能量转化为热能。热能的消散可能足以真正改变行星的轨道。

但近地轨道本身并不能解释天文学家在许多系外行星系统中看到的情况。还有其他因素导致了极端潮汐耗散，这可能会改变整个世界。事实证明，这个因素很可能是巨大的轴向倾斜。在集中区域拥有新轨道的年轻行星可能被迫保持高倾角，这反过来会导致轨道比预测的更剧烈地移动。在成对的行星中，轨道将远离共振模式。

“倾斜会形成强烈的潮汐，潮汐会移动或‘塑造’轨道，”耶鲁大学天文学家、新研究的主要作者 Sarah Millholland 说道。“到目前为止，典型的假设是近地系外行星的轴向倾斜度为零。我们的研究表明并非如此。”

这项研究只是提出了一种理论，目前还没有对系外行星轴向倾斜进行直接测量来支持这一假设。但这仍然可能是天文学界十年来未解之谜的最佳解释，其影响不容小觑。整个系外行星研究工作都是为了找到一个可居住的世界而向前推进的，而新发现证实了某些天体物理力学在这一搜索中的重要性。这些倾斜不仅会扰乱气候和天气模式，还可能导致行星上过量的热量沉积。这可能会让原本温暖的地球和灼热而令人窒息的金星之间产生差异。

“开普勒发现的几乎所有行星都完全不适合居住，”新论文的合著者、耶鲁大学天文学家格雷戈里·劳克林 (Gregory Laughlin) 表示。“这包括我们认为至少有一颗行星倾角较大的行星对。然而，我们发现有趣的是，许多围绕低质量恒星运行的潜在宜居行星可能会受到我们探索过的倾角机制的影响。”最值得注意的是，这包括臭名昭著的七行星 TRAPPIST-1 系统，其中三颗行星位于宜居带，总共五颗行星表现出拥有液态地表水的不同潜力。

劳克林强调，虽然倾角过大显然会对行星的气候产生切实影响，但倾角过大对行星整体宜居性的影响程度仍存在争议。地球的 23.5 度倾角显然不会造成问题，但这可能足以对数十光年外的恒星系统造成干扰。

需要进行大量的后续工作才能真正证实正在发生的事情，而这一切始于实际观察和描述系外行星的倾斜度。但如果没有这样的研究，大多数天文学家仍然无法发现倾斜度。“我们使用了一种理论，该理论曾应用于我们太阳系中一些不太明显的特殊情况，并表明它可以在太阳系外的环境中完美发挥作用，”劳克林说。