2022年9月13日 星期二

水漾星球上的水,可能並不在海洋而在岩石裡

從高含水量系外行星表面看紅矮星的想像圖。Image©ESO/M. Kornmesser

天文學家分析紅矮星的系外行星發現,可能有一類含水高達50%的系外行星,它們的水不是以液態海洋的型態存在,而是將被束縛在水合礦物中。這項發現將對尋找適居行星有重要的影響。

據估計,銀河系中73%的恆星都是紅矮星,它們的質量小、最大也只有太陽的一半,溫度低而且非常黯淡,所以尋找圍繞紅矮星的系外行星非常困難。以目前確認的5,084顆系外行星來說,只有很少數是在紅矮星周圍發現。

天文學家目前偵測系外行星的兩種主要方法中,凌日法可以推算行星的大小,沿徑速度法則可推算其質量,從而估計出系外行星的密度與可能的組成。低密度系外行星應是具有濃厚大氣層的氣態巨行星,而高密度則可能主要為岩石組成,像地球、金星或火星般的岩質行星。

由芝加哥大學天文學家 Rafael Luque與西班牙加納利群島天體物理研究所天文學家 Enric Pallé所領導的研究團隊,在分析 43顆紅矮星的系外行星後,發現一群不屬於前兩類的行星,它們的密度太大,不可能是氣態行星,但又不足以是岩質行星。因此科學家推論這類行星除了岩石外,可能還有大量的水,不過由於這些行星離恆星很近,表面不太可能有液態海洋,如果有的話也一定蒸發而使大氣膨脹,半徑會更大而密度更低。因此天文學家推測,行星上大量的水可能是以水合的狀態存在於岩石中,類似木衛三 Ganymede,它有一半是岩石,一半是水,水分子被束縛在礦物中。

如果研究小組的推論正確,那麼這些行星必定是先在離恆星更遠的地方形成,然後再向內遷移到目前的位置。不過這項理論還需一步的證據來支持。即使撇開在這類行星出現生命的話題不談,這項在紅矮星周圍行星發現組成多樣性的新研究,也對於瞭解行星形成和演化過程極為重要。

SCIENCE, 8 Sep 2022, Vol 377, Issue 6611, pp. 1211-1214, DOI: 10.1126/science.abl7164

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