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新研究发现 TRAPPIST-1的外行星可能是海水

  • 科技
  • 2019-08-23 14:28:36

麻省理工学院,日内瓦天文台和其他地方的天文学家在天文学杂志(arXiv.org预印本)上发表的一份研究论文中报告说,TRAPPIST-1行星系统中的外行星可能含有大量的水。结果基于NASA / ESA哈勃太空望远镜对主星的观测。

TRAPPIST-1是距离38.8光年远的水瓶座中的一颗超矮星。它几乎不比木星大,仅占太阳质量的8%。它正在快速旋转并产生紫外线(UV)辐射的能量耀斑。

这颗矮行星有七个过境行星,名为TRAPPIST-1b,c,d,e,f,g和h。所有这些行星的大小与地球和金星相似,或略小,并且轨道周期非常短。

它们很可能全部被锁定,这意味着地球的同一面始终指向恒星,因为月球的同一侧始终指向地球。这在每个TRAPPIST-1行星上创造了永久的夜晚和永恒的一天。

TRAPPIST-1e,f和g位于恒星的可居住区域,这意味着它们可能拥有适合生命的条件。

继发现之后,日内瓦天文台的Vincent Bourrier博士及其同事利用哈勃太空望远镜成像光谱仪研究了TRAPPIST-1行星接收的紫外线辐射量。

“紫外线辐射是行星大气演化的重要因素。正如在地球大气层中,紫外线太阳光将分子分开,紫外线星光可以将外行星大气中的水蒸气分解成氢和氧,“Bourrier博士说。

“虽然低能紫外线辐射会破坏水分子 - 一种称为光解离的过程 - 具有更多能量的紫外线(XUV辐射)和X射线加热行星的高层大气,这使得光解离,氢和氧的产物能够逃逸。”

“由于气体非常轻,氢气可以逃离系外行星的大气层,并在哈勃的外行星周围探测到,作为大气水汽的可能指标。”

观测到的TRAPPIST-1恒星发出的紫外线辐射量确实表明,在它们的历史过程中,行星可能已经失去了巨大的水量。

对于系统的最里面的两个行星,特别是TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c,它们接收最大量的紫外线能量。

“我们的研究结果表明,大气逃逸可能在这些行星的演化中发挥重要作用,”共同作者,麻省理工学院的Julien de Wit博士说。

天文学家估计,在他们向着恒星的80亿年旅程中,最里面的行星损失了地球目前海洋水库的20多倍。

系统中的外行星 - 包括位于可居住区的TRAPPIST-1e,f和g - 损失少得多,相当于地球上海洋存储的3倍左右。

“地球大小的行星在它们形成时可以捕获数百个地球海洋的水,但它高度依赖于这么多因素,而且很难说,”德威特博士说。

“我们可以说内部的水可能会损失大量的水,而外部的水则少了,如果它们在最初形成时捕获它们,它们实际上仍然会有一些水。”

“这很大程度上取决于他们的初始含水量,”Bourrier博士补充说。

“如果它们形成海洋行星,即使是内部行星也可能仍然含有大量的水。我们仍然在确定这些行星的可居住性方面还有很长的路要走,但我们的结果表明外层行星可能是我们未来观测重点的最佳目标。“

“虽然我们的结果表明外行星是用即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜搜寻水的最佳候选者,但他们也强调需要在所有波长上进行理论研究和补充观测,以确定TRAPPIST-1行星的性质和他们潜在的可居住性,“Bourrier博士总结道。

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