在浩瀚宇宙中，太阳系内行星的分布呈现出“内小外大”的独特格局，地球与海王星之间缺乏中等尺寸的行星。然而，天文学家在银河系其他恒星周围发现了大量介于两者之间的天体——体积略大于地球的“超级地球”和拥有厚厚气体包层的“迷你海王星”。这类行星在系外行星中占据主流，其形成与演化机制长期困扰着科学界。近期，我国科研团队通过创新研究方法，首次揭示了这两类行星截然不同的轨道演化规律，为解开这一谜题提供了关键线索。
南京大学谢基伟教授团队联合国内外科研人员，基于国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST）的观测数据，结合国外卫星与望远镜的观测结果，对数千颗系外行星的轨道特性进行了系统分析。研究团队创新性地采用“凌星持续时间比”统计法，成功反演出行星族群的平均轨道偏心率，发现“超级地球”与“迷你海王星”在轨道偏心率与公转周期的关系上呈现完全相反的趋势。这一发现颠覆了以往将两类行星混为一谈的认知，为理解行星系统的多样性提供了新视角。
研究显示，“迷你海王星”的公转周期越短，轨道偏心率反而越高，轨道形状越“扁”。这一现象与经典潮汐理论预测的“周期越短轨道越圆”截然相反。研究人员提出，其演化可能受“角动量赤字均分”机制主导，即行星系统内部通过角动量交换，使偏心率从外层向内层逐渐传递并放大。相比之下，“超级地球”的轨道演化更符合传统理论：短周期“超级地球”因受恒星潮汐作用强烈，轨道被快速拉圆；而长周期“超级地球”则可能因行星间相互散射被激发到更高偏心率。
论文共同第一作者、南京大学博士研究生辛科霆用生动比喻解释了这一差异：“超级地球”如同经历剧烈撞击和行星散射的“幸存者”，其轨道特征记录了动荡的演化历史；而“迷你海王星”则像长期在温和轨道环境中运行的“原住民”，其轨道偏心率的分布反映了系统内部的角动量再分配过程。这一对比表明，行星的尺寸不仅是物质构成的标志，更是其动力学演化命运的“预言者”。
郭守敬望远镜在本次研究中发挥了关键作用。其大样本恒星观测能力与盖亚卫星的天体测量数据相结合，为系外行星宿主恒星提供了高精度的质量、半径、年龄和金属丰度等信息。这些数据为系统分析不同类型行星的轨道偏心率提供了重要支撑，使科研团队能够从动力学角度还原行星的演化路径。谢基伟教授指出，这一成果不仅深化了对行星系统形成机制的理解，也为构建更完整的系外行星演化图景奠定了基础。
