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西雅圖——我參加過的最令人興奮的科學會議發生在15年前的本週，在聖安東尼奧，當時行星獵人傑夫·馬西和保羅·巴特勒宣佈他們發現了兩顆圍繞類似太陽的恆星執行的行星，這兩顆恆星都在我們的太陽系之外。在米歇爾· Mayor 和 Didier Queloz 領導的另一個團隊首次做出此類發現幾個月後，馬西和巴特勒的演講簡直就是天文學界的伍德斯托克音樂節，科學家們蜂擁而至，試圖進入會場。我永遠不會忘記當他們說其中一顆行星在其恆星的宜居帶內執行，即液態水可以穩定存在的距離範圍內時，我脊背發涼的感覺。
自那時以來，興奮之情幾乎沒有消退。本週，現在在加州大學伯克利分校的馬西再次在美國天文學會冬季會議上發言，以評估現狀。他著手推翻了關於行星如何形成的普遍理論模型。任何科學領域的觀察者都特別樂於看到他們的理論家同事崩潰成啜泣的堆，但這在系外行星領域卻以令人不安的規律性發生。建模者一直未能預測那裡行星系統的多樣性。他們也是第一個承認這一點的人。“這些模型是垃圾，”科羅拉多州博爾德市西南研究所的哈爾·萊維森說。“它們可能是我們能做到的最好的，但它們仍然是垃圾。”
天文學家發現的數百顆系外行星大多是木星大小，但越來越多的行星看起來非常像地球。在本週的會議上，隨著開普勒-10b 公告[見上方的藝術家概念圖] 的釋出，迎來了一個里程碑。它不僅是迄今為止在類太陽恆星周圍發現的最小世界——半徑為地球的 1.4 倍，質量為地球的 4.6 倍——而且它還具有與地球岩石和鐵成分相匹配的高密度。NASA 的開普勒太空天文臺透過觀察到恆星光線的週期性變暗發現了它，這表明一顆行星正在前方穿過，而夏威夷莫納克亞山的凱克天文臺證實，恆星正在輕微擺動，以響應行星的引力。（即使是更小的行星也圍繞脈衝星執行，這是一種非常不像太陽的恆星，但它們受到的關注較少，因為天文學家正在尋找與我們自己的太陽系更接近的近親。）
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開普勒還發現了一個圍繞恆星開普勒-9的多行星系統。使它如此酷的是，變暗的時間略有變化，證實行星在引力上相互擾動——這是行星之舞首次以其所有榮耀被觀察到。這種變化為行星的存在提供了現實檢驗，併為確定它們的質量提供了一種獨立的方法。該系統至少有兩個土星質量的世界和一個半徑為地球 1.6 倍的世界。
這些發現進一步證明，行星系統有各種形狀和大小。理論家們早就克服了大多數系統看起來不像我們太陽系的驚訝。儘管如此，他們認為，系統應該有一些共同特徵。馬西列出了清單。行星應該在幾乎圓形軌道上繞其恆星執行，軌道位於其恆星的赤道平面上。它們應該與恆星自轉方向相同（順時針或逆時針）運動。經過漫長的歲月，行星可以離開它們的誕生地並遷移到其系統的其他部分——這個過程應該清除恆星周圍區域的所有小型行星。此外，為了向內遷移，行星必須將角動量轉移到更遠的物質；因此，任何緊密軌道執行的行星——包括大量被稱為熱木星的巨行星——都應該伴隨著更遠的行星。
馬西逐一駁斥了這些預測。許多行星軌道是高度橢圓且傾斜的。多達三分之一的行星與其恆星自轉方向相反，這一事實是從星光的週期性變暗揭示了自轉恆星的多普勒頻移的方式中推斷出來的。大約八分之一的類太陽恆星有近距離小型行星。而且沒有一顆近距離行星有更遠的伴星。馬西稱理論家的成功率“令人震驚，有點不安”。
理論家們對馬西的一些細節提出異議，但廣泛同意他的批評。“沒有額外伴星的熱木星問題需要認真關注，”加州大學聖克魯斯分校的道格·林說。“沒有明顯的理由。”問題是他和其他人能否修復他們關於行星起源的基本情景，或者是否必須放棄它。
那種情景，被稱為核心吸積，假設行星開始時是小的塵埃顆粒，它們聚集形成越來越大的尺寸。有些會吸取氣體併成長為巨行星。另一種情景，引力不穩定性，認為行星開始時是大的氣體雲，它們在自身重量下分裂和坍縮，就像人們認為恆星所做的那樣，但規模較小。然而，它已經失寵，因為它只能解釋氣態木星，而不能解釋岩石地球。
儘管萊維森直言不諱地稱核心吸積模型為“垃圾”，但他認為它們的失敗是實施上的失敗，而不是基本原則上的失敗。行星形成是複雜的，建模者沒有足夠的計算能力來執行行星系統所有可能排列的完整模擬。為了進行統計預測，他們依賴於簡化的計算機程式碼，而萊維森說，這導致了馬西指出的缺陷。“從模型不能重現觀測結果這一事實中唯一要吸取的教訓是，建模者需要更加努力，”他說。“我不認為這會危及我們關於行星形成的基本概念。” 林同意道：“我仍然相信核心吸積情景是發展行星形成理論的良好範例。但它需要變得更加複雜。”
其他人則不那麼樂觀。在過去的幾個月中，萊斯特大學的謝爾蓋·納亞克辛將兩種標準情景混合在一起，創造了一個全新的激進情景。在其中，引力不穩定性首先在遠離恆星的遠處，遠在今天海王星的軌道之外，創造了一個巨行星家族。在每個行星內部，固體物質沉降到核心。它們都向內遷移，恆星剝離了最內層行星的外層氣體層，將它們還原為岩石核心[見下方影片]。吸積使它們變得圓潤。在核心吸積情景中，氣態巨行星是膨脹的岩石世界。在納亞克辛的情景中，情況正好相反：岩石世界是縮小的氣態巨行星。
納亞克辛聲稱他的模型可以解釋不一致的觀測結果。該過程的早期階段快速而混亂，可能導致各種形狀和傾斜度的軌道。由於行星在遠離恆星的地方形成，因此在它們遷移後剩下的任何物質都不足以產生新的行星。“在我的模型中，熱木星系統中不需要多個行星，”他說。
話雖如此，納亞克辛的模型尚未像其他情景那樣受到同樣的審查。當談到行星的宇宙時，大自然有一種讓科學家們最好的想法落空的方式。