在浩瀚宇宙中，太阳系内的行星分布呈现出独特的“内小外大”格局——从水星到火星的类地行星体积较小，而外侧的木星、土星等气态巨行星则规模庞大。然而，这种结构在银河系其他恒星周围却极为罕见。天文学家通过观测发现，数千颗系外行星中，介于地球与海王星尺寸之间的“超级地球”和“迷你海王星”才是主流。这两类行星的物理特性与演化路径长期困扰着科学界，直到近期我国科研团队取得突破性进展。
由南京大学谢基伟教授领衔的国际团队，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补充信息，首次揭示了这两类行星在轨道动力学上的本质差异。研究显示，“超级地球”与“迷你海王星”的轨道偏心率随公转周期变化的规律截然相反：前者周期越短轨道越趋近圆形，后者则呈现周期越短轨道越“扁”的反常现象。这一发现颠覆了传统潮汐理论对短周期行星演化的认知。
团队创新采用“凌星持续时间比”统计方法，通过分析行星遮挡恒星时的光变曲线特征，反演出行星族群的平均轨道偏心率分布。研究发现，“迷你海王星”的异常轨道特征源于“角动量赤字均分”机制——行星系统形成初期残留的角动量差异，导致偏心率从外侧向内侧逐渐传递并放大。而“超级地球”的轨道演化则符合经典理论：短周期行星受恒星潮汐力作用强烈，轨道被快速拉圆；长周期行星则因行星间引力相互作用导致偏心率升高。
论文共同第一作者辛科霆用生动比喻解释这一差异：“超级地球如同经历行星碰撞、轨道迁移等‘暴力事件’的幸存者，而迷你海王星更像是始终在温和轨道环境中演化的‘原住民’。”这种演化路径的分野，使得行星尺寸成为预测其动力学命运的关键指标——即便物理构成相似，不同尺寸的行星也会因质量差异导致潮汐作用强度不同，最终走向截然不同的演化结局。
该研究还凸显了郭守敬望远镜在系外行星研究中的独特优势。通过与盖亚卫星数据交叉验证，LAMOST为系外行星宿主恒星提供了高精度质量、半径、年龄及金属丰度等参数，为构建行星轨道偏心率与宿主星性质的关系模型奠定基础。这项成果不仅修正了行星演化理论中的关键认知偏差，更为理解行星系统多样性提供了全新视角——行星的物理尺寸与其动力学演化史紧密交织，共同书写着宇宙中行星系统的形成史诗。
