本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
自從在其他恆星周圍發現行星的歷史早期，就已經很明顯，某種型別行星在恆星周圍出現的可能性與該系統中重元素的丰度有關。具體來說，天文學家可以研究來自恆星的光譜，並推斷出恆星等離子體中存在的氫、氦和更重元素的混合物。假設這種混合物是對恆星形成的星際氣體和塵埃中原始混合物的合理代表。由此推論，它也將是所謂的“原行星盤”（或星周盤）中形成任何行星的混合物。
目前為止還不錯。過去的資料表明，像“熱木星”這樣的行星——圍繞恆星近距離執行的氣態巨行星——往往出現在重元素比例較高的系統中，例如鐵、氧等等。在天文學家的行話中，這些是“金屬丰度”較高的系統——意味著比氫或氦更重的元素更多（別問為什麼，天文學有時可能非常不精確）。
關於支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。
快進到上週在《自然》雜誌上發表的一項新研究，作者是Buchhave及其同事。在對400多顆擁有行星的恆星（總共有600顆行星，軌道相對較小）的仔細調查中，他們發現了行星“型別”的三種狀態的有力證據，這些狀態與恆星中不同等級的重元素丰度相對應。
具體來說：存在小於約1.7個地球半徑的類地行星（岩石行星）；存在半徑在1.7到3.9個地球半徑之間的氣體矮行星，它們具有岩石核心和氫-氦包層（如果你願意，可以稱之為迷你木星，但實際上並不完全相同）；以及存在大於3.9個地球半徑的冰巨星或氣態巨行星。值得注意的是，這些狀態之間的轉變是由恆星重元素混合物中具有統計學意義的變化決定的，並且透過外推法，也由原始的行星形成物質決定。重元素越多，就越有可能發現更大的行星。
我們對行星形成的細節瞭解得不夠深入，無法確切知道為什麼會這樣，儘管更多重元素的存在可能意味著在年輕恆星周圍物質聚集過程中，構建材料的增強。或者至少這是經驗法則。在Buchhave等人的研究中，擁有較小的類地行星的恆星，其平均重元素丰度比我們的太陽低約5%。相比之下，擁有較大的冰巨星或氣態巨行星世界的恆星，其平均重元素丰度比太陽高約51%。這些差異並不巨大，而且存在很多變化——低“金屬丰度”的恆星有時仍然可以擁有大型行星，而高金屬丰度的恆星可以擁有各種大小的行星。
當然，這些行星都是軌道非常小的行星，它們在不到約100天的時間內繞其恆星父母執行，而且通常遠少於此。我們不太清楚這些系統的完整結構是什麼，以及在外層軌道上潛伏著哪些同胞行星。然而，目前的工作中有一個線索，資料表明，積累厚厚的氫氣和氦氣大氣層所需的固體物質質量隨著與恆星距離的增加而增加。換句話說，岩石行星和氣態行星之間的過渡尺寸隨著離恆星越遠而增大——並且可能在更遠的地方存在更多我們尚未探測到的巨行星世界。
但是，變化和混沌可能支配著行星形成和行星動力學，使我們看到的景象變得複雜和模糊。可能還需要很長時間我們才能知道如何完全解開任何給定系統的歷史——包括我們自己的系統。