美国国家航空航天局的哈勃在小型系外行星GJ 9827d的大气中发现了水蒸气

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这是艺术家绘制的系外行星GJ 9827d的概念图，这是在大气中检测到水蒸气的最小的系外行星。这颗行星可能是我们银河系其他地方富含水的潜在行星的一个例子。这颗行星的直径只有地球的两倍左右，围绕红矮星GJ 9827运行。系统中的两颗内行星位于左侧。背景恒星被绘制成肉眼可以看到的朝向太阳的样子。太阳太暗了，看不见。右上角的蓝色星星是轩辕十四；中间底部的黄色星星是天津四。右下角的蓝色星星是角宿一。狮子座在左边，处女座在右边。从97光年外的地球视角来看，这两个星座都是扭曲的。图像：美国国家航空航天局/欧空局/利亚·胡斯塔克/拉尔夫·克劳福德

（）据美国宇航局（哈勃任务小组）：天文学家使用美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜观测到了最小的系外行星，在该行星的大气中检测到了水蒸气。行星GJ 9827d的直径大约只有地球的两倍，它可能是银河系其他地方富含水的潜在行星的一个例子。

蒙特利尔大学特罗蒂埃系外行星研究所的研究小组成员比约恩·本内克说:“这将是我们第一次可以通过大气探测直接表明，这些富含水的大气行星实际上可以存在于其他恒星周围。”“这是朝着确定岩石行星上大气的普遍性和多样性迈出的重要一步。”

德国海德堡马克斯·普朗克天文研究所的联合首席研究员劳拉·克莱德伯格补充说:“在这么小的行星上发现水是一个里程碑式的发现。”“它比以往任何时候都更接近于描绘真正的类地世界。“

然而，现在还为时过早，无法判断哈勃望远镜是否在膨胀的富氢大气中测量到少量水蒸气，或者该行星的大气是否主要由水组成，这些水是原始氢/氦大气在恒星辐射下蒸发后留下的。

“我们的观测项目由堪萨斯州劳伦斯市堪萨斯大学的首席研究员伊恩·克罗斯菲尔德领导，专门设计的目标不仅是探测行星大气中的分子，而且实际上专门寻找水蒸气。《科学》论文的第一作者、蒙特利尔大学特罗蒂埃系外行星研究所的皮埃尔-亚历克西斯·罗伊说:“无论水蒸气在以氢气为主的大气中占主导地位还是只是一个微小的物种，这两种结果都将令人兴奋。”

“直到现在，我们还无法直接探测到这样一颗小行星的大气层。我们现在正在慢慢进入这一体制，”本内克补充道。“在某个时候，当我们研究较小的行星时，必须有一个过渡，在这个过渡中，这些小世界上不再有氢，它们的大气层更像金星（由二氧化碳主导）。”

因为这颗行星和金星一样热，达到800华氏度，如果大气层主要是水蒸气，它肯定会是一个不适宜居住的蒸汽世界。

目前球队只剩下两种可能。一种情况是这颗行星仍然附着在富含氢和水的大气中，使其成为一颗迷你海王星。或者，它可能是木星的卫星欧罗巴的温暖版本，其地壳下的水含量是地球的两倍。“GJ 9827d行星可能一半是水，一半是岩石。在一些较小的岩石体顶部会有大量的水蒸气。

如果这颗行星有残留的富含水的大气层，那么它一定是在距离其宿主恒星更远的地方形成的，那里的温度较低，水以冰的形式存在。在这种情况下，行星会迁移到离恒星更近的地方，并接受更多的辐射。氢被加热后逃逸了，或者仍在逃离地球微弱的引力。另一种理论认为，这颗行星是在靠近热恒星的地方形成的，其大气中有微量的水。

哈勃计划在三年的时间里观测了11次凌日——行星从其恒星前面穿过的事件。在凌日期间，星光通过行星的大气层过滤，并具有水分子的光谱指纹。如果行星上有云，它们在大气中的位置足够低，因此不会完全隐藏哈勃望远镜对大气的观察，哈勃望远镜能够探测云层上方的水蒸气。

加州硅谷美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的天体物理学家托马斯·格林说:“观察水是发现其他东西的途径。”“哈勃的这一发现为美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜未来对这类行星的研究打开了大门。JWST可以通过额外的红外观测看到更多的东西，包括一氧化碳、二氧化碳和甲烷等含碳分子。一旦我们获得了行星元素的总清单，我们就可以将其与它所围绕的恒星进行比较，并了解它是如何形成的。”

GJ 9827d是由美国国家航空航天局的开普勒太空望远镜在2017年发现的。它每6.2天绕红矮星运行一周。恒星GJ 9827位于双鱼座，距离地球97光年。

哈勃太空望远镜是美国国家航空航天局和欧空局的一个国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心负责管理这台望远镜。马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃和韦伯科学项目。位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为美国国家航空航天局运作STScI。