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新研究发现外星星球上有水,只是没有科学家们想象中的那么多

2020-01-04 18:30 前瞻网   

 

新研究发现外星星球上有水,只是没有科学家们想象中的那么多

一项新的研究发现,在系外行星上,水既普遍存在,又出人意料地稀少:许多遥远的星球上都有水,但比预测的要少。

研究人员说,这些发现可能揭示了行星的形成方式,包括我们太阳系中的行星。

科学家检查了太空望远镜和地面望远镜所收集的19颗系外行星的大气数据。这些世界的温度范围很广,从近70华氏度(20摄氏度)到3,630华氏度(2,000摄氏度),高低不一,“从迷你海王星大约是地球质量的10倍,到超级木星是地球质量600。”研究的合著者,英国剑桥大学天体物理学家Nikku Madhusudhan表示。

科学家发现,在他们研究的外星世界中,水蒸气很普遍,在19个世界中14个有被发现。

Madhusudhan说:“我们正在详细观测系外行星中水蒸气的事实,因为我们尚未对自己太阳系中的巨型行星进行任何有效的水探测。” “与太阳系相比,我们可以用系外行星更好地观测水。”

除水外,在巨大的系外行星大气中最常发现的化学物质是钠和钾。鉴于科学家对我们太阳系行星的了解,在系外行星中看到的钠和钾含量与预期一致。但是,水蒸气水平明显低于预期。

Madhusudhan说:“这是一个很大的惊喜。”

研究人员对这些系外行星应该拥有多少水的预测是基于我们太阳系中气态巨行星可能潜藏着多少水,这一点仍不确定。包括美国宇航局目前的朱诺号任务在内的多项努力来探测木星大气中的水,已经面临许多挑战。

研究的主要作者,英国剑桥大学的天体物理学家路易斯·韦尔班克斯说:“由于木星太冷,任何水蒸气都会从大气中凝结出来,所以我们看不到它。”

对太阳系气态巨行星应该拥有多少水的期望是基于巨行星大气中相对于氢的碳含量显著高于太阳的碳含量。先前的研究表明,这种丰富的“超太阳能”起源于太阳系的形成,并且大量碳载冰和尘埃掉落或积聚在巨型行星上。

先前的工作还表明,在巨型行星的大气中,除碳以外,某些元素的丰度应同样高,尤其是氧气,它是宇宙中氢和氦之后含量最高的元素。因此,这表明水是宇宙中最常见的含氧分子,在巨型行星的大气中也应该过剩,而随着这些世界的形成,它们以冰的形式增加。

这些发现表明,当形成巨型行星时,降落到其中的冰量可能比以前想象的要少。例如,如果巨型行星是通过从新生恒星周围的原行星盘中吸收物质而形成的,则这些世界可能会吸收不同水平的化学物质(例如水),这取决于它们的形成位置以及它们在原行星盘中的移动方式。

Madhusudhan说:“可能有办法制造出一个氧含量不足的巨型行星,因此也就有了水。” “通过观察系外行星,我们正在重新考虑行星如何在我们自己的太阳系中形成。”

地球上几乎所有有水的地方都有生命,所以发现其他行星系统的水比预期的要少可能意味着我们所知道的宇宙其他地方有生命的机会也更低。不过,“如果你看看地球,按质量计算,它并没有那么多的水。事实上,地球上的水稍微有些不足。” Madhusudhan说,“因此,我们关于系外行星水存量较低的发现对于它们的可居住性不一定是坏消息。”

研究人员旨在研究更多系外行星,以了解它们是否遵循所发现的模式,或者寻找可能逆转这一趋势的异常值。 Madhusudhan说:“最终,我们一定会发现异常值。” “就行星系统的性质而言,大自然极为多样化。”

科学家们于12月11日在线在《天体物理学杂志快报》上详细介绍了他们的发现。

原文出处:https://www.space.com/exoplanets-water-common-but-not-plentiful.html,《There's Water on Alien Planets, Just Not As Much as Scientists Thought: Study》,作者:Charles Q. Choi。

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责任编辑: 3976DBC

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