哈勃望远镜发现微小的热气腾腾的系外行星GJ 9827 d周围的水

在冰雪中的玫瑰

一张GJ 9827 d的插图，这是一颗微小、炎热且充满蒸汽的系外行星，哈勃在其周围发现了水蒸气。（图片来源:美国国家航空航天局/欧空局/利亚·胡斯塔克/拉尔夫·克劳福特）

（）据美国太空网（罗伯特·李）：利用哈勃太空望远镜，天文学家发现太阳系外一颗相对较小的行星的大气中富含水蒸气。然而，现在还不要计划去这个地方度假。这颗行星的表面热得足以熔化铅，这意味着这是一个我们所知的不适合生命生存的蒸汽世界。

更具体地说，这一发现背后的团队表示，这颗名为GJ 9872d的太阳系外行星或系外行星表现出752华氏度（400摄氏度）的金星般的温度。但这并不影响这一发现的激动人心。

虽然科学家们以前在许多太阳系外行星的大气层中发现过水蒸气，但哈勃望远镜对这个炎热潮湿的世界的观测被命名为GJ 9827d，是迄今为止发现的这一生命要素周围最小的系外行星。

“在GJ 9827d上发现水是令人兴奋的，因为它是我们迄今为止探测到的最小的有大气的行星，”团队成员、马普天文研究所系外行星大气物理学部主任劳拉·克雷德伯格告诉Space.com。“它比以往任何时候都更接近于描绘真正的类地世界。“

GJ 9827d的宽度大约是地球的两倍，它围绕着一颗名为GJ 987的恒星运行，这颗恒星位于双鱼座，距离我们大约97光年。这颗行星只是围绕这颗恒星运行的三个类地行星之一，这颗恒星的年龄似乎约为60亿岁。

“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，”团队成员、蒙特利尔大学特罗蒂埃系外行星研究所的科学家比约恩·本内克在一份声明中说。“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。”

然而，一个主要问题仍然存在:GJ 9872d是什么类型的行星？

“这些小行星的大小在地球的两到三倍之间，其性质确实不确定，”克莱德伯格说。“它们可能是真正的超级地球，有一个巨大的岩石内核和一个明亮的大气层，或者它们可能是完全不同的东西，比如一个主要由水冰构成的水世界，在我们的太阳系中没有类似的东西。”

水世界还是富含氢气的迷你海王星？

哈勃对GJ 9827d进行了为期三年的观察，目睹了世界11次穿越其恒星表面。因为化学元素和化合物吸收特定波长的光，当来自母星的光穿过行星的大气层时，它携带了构成行星本身的元素的指纹。

目前，这一发现背后的天文学家不确定哈勃在检查GJ 9872d时是否在膨胀的富氢大气中检测到少量水，或者该行星的大气是否主要由水组成。

“无论是水蒸气占主导地位还是在氢占主导地位的大气中只是一个微小的物种，这两种结果都将令人兴奋，”研究第一作者、蒙特利尔大学特罗蒂埃系外行星研究所的科学家皮埃尔-亚历克西斯·罗伊在声明中说。

如果GJ 9872d在其母恒星附近度过了60亿年的寿命，那么强烈的辐射应该会蒸发掉任何原始氢，使这颗小行星的大气中充满水蒸气。这似乎得到了以下事实的支持:迄今为止，在GJ 9872d周围探测氢的尝试都以失败告终。

或者，如果GJ 9872d仍然附着在富含氢的水封套上，它将被归类为迷你海王星。迷你海王星是一种质量小于海王星的行星，但仍然类似于太阳系的冰巨人，拥有厚厚的氢和氦大气层。

另一方面，这颗系外行星可能类似于木星的卫星欧罗巴的更大更热版本，据信欧罗巴在厚厚的冰壳下拥有的水是地球的两倍。“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，”本内克说。

如果GJ 9827d仍然拥有厚厚的水蒸气大气层，这将意味着它在迁移到我们今天看到的位置之前诞生于距离其恒星更远的地方——那里的温度会更低。

这种迁移将导致这颗系外行星受到来自其宿主恒星的更多辐射的冲击，从而将GJ 9827d上潜在的冰转化为液态水和水蒸气。任何存在的氢都会被加热，最终由于地球相对较低的重力而开始从地球大气中泄漏；当天文学家今天观测这颗系外行星时，这种泄漏仍然可能发生。

“直到现在，我们还无法直接探测到这么小行星的大气层。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，主要由二氧化碳组成。”

哈勃对GJ 9827d的研究已经将这颗行星作为詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）后续研究的主要目标。这项工作已经在进行中，价值100亿美元的望远镜能够提供关于这个潜在水世界的更多细节。

“GJ 9827d正在与JWST一起被观测，以了解更多关于其大气成分的信息，并寻找二氧化碳等其他分子，”克莱德伯格总结道。“观测正在进行中，我们很快就会有更多的答案！

“希望我们现在能一劳永逸地解决水世界的问题。“

该团队的研究成果去年发表在天体物理学杂志《快报》上。