在我們早期的太陽系中，一個巨大的塵土、岩石以及氣體的原行星盤（protoplanetary disk）盤旋在新形成的太陽周圍。其中的一些材料最終透過重力連結在一起，形成了我們今日所知道的行星的青少年期。這包括我們的家－地球。
恆星大氣中的元素
新發表於期刊《科學》（Science）的研究已幫助研究人員確認，與大型的氣體行星，例如海王星與木星對比之下，類似於地球、及我們鄰居的金星與火星的岩石行星（rocky planet）擁有與它們的恆星相似的重元素百分率。
一群研究人員從 32 顆低質量的太陽系外行星（exoplanet）中聚集了數據，這 32 顆系外行星繞著 27 顆與我們的太陽大小與光譜類型相似的恆星公轉。藉由分析穿過恆星大氣的光，天文學家可以量測出恆星的化學組成。透過光譜調查，會有間隙出現在光的頻段（frequency band）中，指出哪一種元素存在於恆星當中。
研究的作者解釋：「在主序星（main-sequence star）的大氣中元素的豐富度會反應在它們整體成分上（除了最輕的元素以外），其範圍在幾個百分比之間。而隕石量測的結果顯示，這對太陽而言是有效的。」
透過這個過程，對於目標的太陽系外行星的宿主恆星中重元素的比例，研究人員能夠獲得更精確的資料。他們在研究中寫到：「我們分析了所選行星的 21 顆宿主恆星的光譜（HD 80653 並沒有可用的光譜），並且測量了它們的大氣化學組成。我們在宿主恆星中定出了大量的鎂（Mg）、矽（Si）以及鐵（Fe），這些都是形成岩石的主要元素。」
恆星與行星間的元素關聯
天體物理學家理論上認為，在原行星盤中，像是 Fe 與 Mg 等較重元素的豐富度很有可能反映在錨定太陽系的恆星中，因為在形成階段，可能有同一批材料亦存在著。這表示說，岩石行星以及它們的恆星在整體質量上，很有可能重元素的比率共享。但是這些比率究竟有多緊密相連，還沒有很完整清楚。
研究作者們註記：「理論預測說，在行星形成的過程中，恆星與行星當中的 Fe/Si 與 Mg/Si 的豐富度比率會維持非常相近。因此，太陽這類恆星的大氣中耐火元素（例如 Mg、Si 以及 Fe）的豐富度被認為代表了初始原行星盤的組成。」
藉由使用太陽系外行星的質量、半徑以及行星內部的模型，研究人員計算出樣本中每顆行星可能的鐵質量比例。其中，他們同時考慮了鐵只存在行星核（core）中的情況、以及可存在每顆行星的核與函（mantle）中的情況。接著，每顆行星的鐵質量比例被拿來與原行星盤的鐵質量比例做比較，而原行星盤的鐵質量比例是由宿主恆星的組成推算出來的。
作者們發現，恆星以及繞著它們旋轉的行星中鐵的比例彼此相關聯，但並非 1:1。這代表著，在原行星盤中元素分布的細微差異、以及與行星形成相關的過程，在決定岩石行星的最終化學組成上扮演了重要的角色。
未來方向
雖然在恆星與圍繞它們的行星之間，於較重元素的豐富度上存在有稍微的差異，但是這個結果提供了佐證，讓我們從例如 Fe、Mg、Si 等形成岩石的主要元素在恆星中的豐富程度，來推算岩石行星的化學組成，而這個在先前的其他研究中，也是這樣假設的。
除此之外，來自新研究的結果亦註記說，超級地球（super-Earth）與超級水星（super-Mercury）等級的太陽系外行星似乎擁有不同的化學組成，這表示著在形成行星的過程中存在有差異。對未來的太陽系外行星研究來說，這些資料將會很方便。
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參考資料：
- Feehly, C., (2021, October 15). New Study Reveals Intricate Chemical Link Between Rocky Planets and Their Stars. ScienceAlert
- Adibekyan, V., (2021, October 15). A compositional link between rocky exoplanets and their host stars. Science. DOI: 10.1126/science.abg8794
- 圖片來源：https://www.sciencealert.com/new-study-reveals-the-intricate-chemical-link-between-rocky-planets-and-their-stars（圖：NASA/Tim Pyle）