新研究發(fā)現(xiàn) TRAPPIST-1的外行星可能是海水

麻省理工學(xué)院，日內(nèi)瓦天文臺和其他地方的天文學(xué)家在天文學(xué)雜志(arXiv.org預(yù)印本)上發(fā)表的一份研究論文中報告說，TRAPPIST-1行星系統(tǒng)中的外行星可能含有大量的水。結(jié)果基于NASA / ESA哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對主星的觀測。

TRAPPIST-1是距離38.8光年遠(yuǎn)的水瓶座中的一顆超矮星。它幾乎不比木星大，僅占太陽質(zhì)量的8%。它正在快速旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生紫外線(UV)輻射的能量耀斑。

這顆矮行星有七個過境行星，名為TRAPPIST-1b，c，d，e，f，g和h。所有這些行星的大小與地球和金星相似，或略小，并且軌道周期非常短。

它們很可能全部被鎖定，這意味著地球的同一面始終指向恒星，因為月球的同一側(cè)始終指向地球。這在每個TRAPPIST-1行星上創(chuàng)造了永久的夜晚和永恒的一天。

TRAPPIST-1e，f和g位于恒星的可居住區(qū)域，這意味著它們可能擁有適合生命的條件。

繼發(fā)現(xiàn)之后，日內(nèi)瓦天文臺的Vincent Bourrier博士及其同事利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡成像光譜儀研究了TRAPPIST-1行星接收的紫外線輻射量。

“紫外線輻射是行星大氣演化的重要因素。正如在地球大氣層中，紫外線太陽光將分子分開，紫外線星光可以將外行星大氣中的水蒸氣分解成氫和氧，“Bourrier博士說。

“雖然低能紫外線輻射會破壞水分子 - 一種稱為光解離的過程 - 具有更多能量的紫外線(XUV輻射)和X射線加熱行星的高層大氣，這使得光解離，氫和氧的產(chǎn)物能夠逃逸。”

“由于氣體非常輕，氫氣可以逃離系外行星的大氣層，并在哈勃的外行星周圍探測到，作為大氣水汽的可能指標(biāo)。”

觀測到的TRAPPIST-1恒星發(fā)出的紫外線輻射量確實表明，在它們的歷史過程中，行星可能已經(jīng)失去了巨大的水量。

對于系統(tǒng)的最里面的兩個行星，特別是TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c，它們接收最大量的紫外線能量。

“我們的研究結(jié)果表明，大氣逃逸可能在這些行星的演化中發(fā)揮重要作用，”共同作者，麻省理工學(xué)院的Julien de Wit博士說。

天文學(xué)家估計，在他們向著恒星的80億年旅程中，最里面的行星損失了地球目前海洋水庫的20多倍。

系統(tǒng)中的外行星 - 包括位于可居住區(qū)的TRAPPIST-1e，f和g - 損失少得多，相當(dāng)于地球上海洋存儲的3倍左右。

“地球大小的行星在它們形成時可以捕獲數(shù)百個地球海洋的水，但它高度依賴于這么多因素，而且很難說，”德威特博士說。

“我們可以說內(nèi)部的水可能會損失大量的水，而外部的水則少了，如果它們在最初形成時捕獲它們，它們實際上仍然會有一些水。”

“這很大程度上取決于他們的初始含水量，”Bourrier博士補(bǔ)充說。

“如果它們形成海洋行星，即使是內(nèi)部行星也可能仍然含有大量的水。我們?nèi)匀辉诖_定這些行星的可居住性方面還有很長的路要走，但我們的結(jié)果表明外層行星可能是我們未來觀測重點的最佳目標(biāo)。“

“雖然我們的結(jié)果表明外行星是用即將到來的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡搜尋水的最佳候選者，但他們也強(qiáng)調(diào)需要在所有波長上進(jìn)行理論研究和補(bǔ)充觀測，以確定TRAPPIST-1行星的性質(zhì)和他們潛在的可居住性，“Bourrier博士總結(jié)道。