系外行星 (Exoplanet) = 围绕太阳以外的恒星运转的行星。1992 年首次确认（PSR B1257+12 b · 脉冲星行星），1995 年确认首颗类太阳恒星周围的（51 Peg b）。截至 2026 年已确认 5 800+ 颗。
6 颗候选"第二地球"的基本数据：直径、体积、质量、密度。右页 P 69 同一行高继续显示属性（含水/大气/内核/磁场/卫星）。
同一组行星的含水 / 大气 / 内核 / 磁场 / 卫星。✅ 已确认 · ⚠️ 候选 · ❌ 没有 / 已分解。同一行与左页 P 3 数据对齐。
📌 怎么判断含水/大气：①凌日时光透过大气，光谱里水分子吸收特定波长 → "水的指纹"。②内核成分用密度推断（高密度 → 含铁芯；低密度 → 含水冰）。③系外行星磁场大多还测不到——离我们太远。
40 光年外，一颗超冷红矮星周围排着 7 颗类地行星——三颗在宜居带，是已知最适合寻找生命的系外多行星系统。
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 共振轨道 | 7 颗行星周期成简单整数比（8:5:3:2:...）—— 互相重力锁住 |
| 潮汐锁定 | 距母星太近 · 都是一面永远朝向母星（永恒白天 + 永恒黑夜） |
| JWST 已观测 | 2023 测到 b/c 可能没大气 · e/f/g 还在测中 |
| 宜居 3 颗 | e、f、g 在宜居带 · TRAPPIST-1e 大小最像地球 |
→ 7 颗行星全维度数据见右页 P 71。
同一颗超冷红矮星周围 7 颗"地球大小"的行星——直径、体积、质量、密度、温度全列出来对比。看出 b/c 是岩石、d/e/f/g/h 含水比例越来越高吗？
几颗超极端的岩石/海洋/水世界——岩浆海 2 600°C、整颗水的水世界、迷你海王。右页 P 73 是它们的属性。
| 类型 | 判定 | 代表 |
|---|---|---|
| 超级地球（岩石） | 1.0–1.7 R⊕ · 密度 ≥ 4 g/cm³ | CoRoT-7b · LHS 1140b · 比邻星 b |
| 迷你海王 | 1.7–4 R⊕ · 密度 1.5–3 g/cm³ | K2-18b · GJ 1214b · Kepler-22b |
岩浆海、海洋、水世界——这一组的含水/大气/内核差异极大。同一行与左页 P 72 数据对齐。
📌 密度 → 内核线索：CoRoT-7b 6.7 g/cm³ → 全岩石 + 大铁芯。GJ 1214b 1.87 g/cm³ → 整颗包水。中间值 K2-18b 2.67 g/cm³ → 岩石 + 巨厚水冰。
| < 100 °C | 液态（地球海洋） |
| 100 – 2 200 °C | 气态水蒸气（H₂O 分子稳定） |
| 2 200 – 2 500 °C | 边缘解离 |
| > 2 500 °C | 解离（H₂O → H + OH） |
| > 4 000 °C | 完全离子化 |
7 颗代表气态巨——比木星更极端的"热木星"系列。气态巨没真正"地面"——往里压力越来越高，气体越来越像液体。中心是金属氢 + 岩冰核。磁场大多还测不出。
类海王体积介于地球和木星之间（~ 4 R⊕、~ 20 M⊕）：核心是冰 + 岩石，外层 H₂ + He + 水汽 + 甲烷。比气态巨小、比超级地球大，是宇宙最常见的行星类型之一。
类海王行星的含水比例普遍很高——核心是冰 + 岩石，外层水汽。同一行与左页 P 76 对齐。
📌 关键发现：JWST 在 WASP-107b 找到 H₂O + SO₂ + CH₄；在 HAT-P-11b 早期就用 HST 测到水蒸气。这些"冰巨"星可能是寻找系外水的最容易目标。
类土星质量只有木星 1/3，密度极低（部分比水还轻）。一些"超蓬松"成员密度甚至 < 0.1 g/cm³，比软木塞还轻。
类土星行星的大气特征是 JWST 重点目标。WASP-39b 是 JWST 第一颗大气全分析的行星——同时测到 SO₂ + CO₂ + H₂O + Na。同一行与左页 P 78 对齐。
📌 "大核心 vs 无核"之争：HD 149026b 推算有 67 M⊕ 重元素核——推翻"巨行星都没核"的旧观点。其他类土星核心结构尚未确定。
钻石、双日落、脉冲星、漆黑如煤、宇宙婴儿——每一颗都打破"行星该长什么样"的常识。右页 P 81 是属性。
每颗奇特行星都因独特属性出名——熔岩 / 钻石 / 极黑 / 极烫 / 在出生中。同一行与左页 P 80 对齐。
📌 流浪行星（Rogue Planet）：没有母星的"孤儿"，在星际间游荡。代表 CFBDSIR 2149-0403。银河系估计有数百亿颗——比恒星还多。
| 现象 | 代表行星 | 什么样子 |
|---|---|---|
| 🪟 玻璃雨 | HD 189733b | 大气富硅酸盐微粒，被 8 700 km/h 横风吹成水平方向；颜色深蓝来自钠原子吸光 |
| 🩸 铁雨 | WASP-76b | 白天面 2 400°C 蒸发铁元素 · 风把铁蒸气吹到夜半球冷却下铁雨 |
| 🔥 比恒星还热 | KELT-9b | 4 300°C · 接近 K 型恒星 · 紫外线把行星气化喷向太空（"彗尾"） |
| 💎 钻石行星 | 巨蟹 55e | 富碳行星 · 高压下碳变金刚石 · 1/3 行星质量可能是钻石（理论争议） |
| 🧊 烧冰 | GJ 436b | 440°C 但表面是固态冰——高压下水的奇异相态"Ice VII" |
| ☁️ 棉花糖 | HAT-P-67b · Kepler-51b | 密度 0.05 g/cm³（< 棉花糖密度）· 大气浮力让它"涨"得巨大 |
系外行星已发现 5 800+ 颗，系外卫星 (Exomoon) 却还没有 100% 确认的。最强候选是 Kepler-1625b-i——一颗围绕巨行星 Kepler-1625b 转的"超级卫星"，本身就有海王星那么大。
| 阶段 | 时长 | 什么发生 |
|---|---|---|
| 分子云坍缩 | 10 万年 | 引力把气体云挤成原恒星 + 周围盘 |
| 原行星盘 | 几百万年 | 盘内尘埃碰撞 · 静电 + 重力让微粒粘成石头 |
| 行星胚胎 | 几千万年 | 大石头吃小石头 · 长成月球大小 |
| 行星形成 | ~ 1 亿年 | 胚胎合并 + 清空轨道 · 系统稳定下来 |
半人马 α 是一个三恒星系统——αA + αB 互绕（80 年一圈，距太阳 4.37 光年），更远处还有一颗红矮 比邻星 Proxima（αC）距太阳 4.24 光年，是已知离我们最近的恒星。比邻星周围有 3 颗行星，包括宜居带的比邻星 b。
| 成员 | 关键数据 |
|---|---|
| α Cen A · Rigil Kent. | G2V · 太阳双胞胎 · 1.22 倍太阳 · 4.37 ly · 暂未发现行星 |
| α Cen B · Toliman | K1V · 橙矮 · 0.86 倍太阳 · A+B 互绕 80 年 |
| α Cen C · Proxima | M5.5 红矮 · 0.14 倍太阳 · 4.24 ly · 离我们最近的恒星 |
| 比邻星 b | 1.07 R⊕ · 11 天公转 · 宜居带 · 离我们最近的潜在宜居系外行星 |
2016 年发现的比邻星 b 是离我们最近的潜在宜居系外行星。1.07 倍地球质量，在母星宜居带里。但它围绕的红矮星耀斑频繁，环境对生命可能不友好。
| 方案 | 所需时间 |
|---|---|
| 旅行者 1 号速度（17 km/s） | ~ 7.5 万年 |
| 核动力飞船（100 000 km/s） | ~ 1 300 年 |
| 突破摄星 Breakthrough Starshot（20% 光速） | ~ 20 年（理论 · 还在概念阶段） |
| 光本身 | 4.24 年 |
突破摄星计划：用激光阵列推动几克重的"光帆"飞行器到 20% 光速。理论可在 20 年到达比邻星，再用 4 年回传图像。霍金 2016 倡议，至今仍在工程论证。
把书里出现的系外宜居候选行星画到母星类型 × 轨道距离图上。绿色带 = 各类型恒星的宜居带。在绿带里 = 温度允许液态水（不一定真有水）。
| 观察 | 结论 |
|---|---|
| 红矮宜居带最容易找 | 近 + 行星挡光比例大 · 但耀斑威胁 |
| 类太阳宜居带难找 | 地球大小 + 1 年公转 = 凌日信号弱 · 需要长期观测 |
| 热木星集中在左下 | 大 + 近 = 最容易凌日发现 · 早期数据偏向 |
怎么判断一颗系外行星"像不像地球"？科学家用 地球相似度指数 ESI（Earth Similarity Index）——把直径、密度、表面温度、逃逸速度 4 个值跟地球比较，得出 0-1 的分数。1 = 完全像，0.8+ 已经算高度相似。
| 行星 | ESI | 距太阳 | 关键 |
|---|---|---|---|
| 👑 Teegarden b | 0.95 | 12 ly | 已知 ESI 最高 · 红矮 M7 母星 · 在宜居带 |
| TOI-700 d | 0.93 | 101 ly | TESS 任务首颗类地宜居 · 1.01 R⊕ |
| K2-72 e | 0.90 | 217 ly | 红矮 M2 母星 · 1.29 R⊕ |
| Kepler-1649 c | 0.90 | 300 ly | 红矮 M5 母星 · 比地球略大 6% |
| 比邻星 b | 0.87 | 4.24 ly | 离太阳最近的潜在宜居 · 但耀斑威胁大 |
| 条件 | JWST 怎么测 |
|---|---|
| 有大气吗 | 凌日时透射光谱看吸收线 · 发现 H₂O / CH₄ / CO₂ / N₂ → 有大气 |
| 有液态水吗 | 水蒸气 + 适宜温度 → 可能 · 直接确认液态水还需更强望远镜 |
| 有生命迹象吗 | "生物特征" = 不平衡的气体组合（如 O₂ + CH₄ 共存——非生物难维持） |
| 稳定恒星吗 | 红矮星耀斑频繁会"烤干"大气 · K / G 型稳定但宜居带远 · 难探测 |
PLATO（欧空局，2026 发射）：找类太阳恒星周围的类地行星 · HWO Habitable Worlds Observatory（NASA，2040s）：直接拍到附近 25 颗类地行星照片，分析大气 · LIFE（欧空局，2050s）：4 台太空干涉仪联合搜索生物特征气体。