迄今為止，針對系外行星大氣組成的最廣泛的一項調查和在其他星球尋找水的研究對行星形成理論提出挑戰。

一項新的研究發現，在系外行星上，經常會檢測到水的存在但是出乎意料的少，至少比預測的資料少很多。

根據研究人員所說，這些發現可能會解釋行星（包括太陽系中的行星）的形成。

（圖解：哈勃空間望遠鏡 彌補了地面觀測的不足，幫助天文學家解決了許多天文學上的基本問題，使得人類對天文物理有更多的認識。哈勃的超深空視場則是天文學家目前能獲得的最深入、也是最敏銳的太空光學影像。圖源：wikimedia）

科學家研究資料是通過地基望遠鏡和太空望遠鏡收集的19地外行星的大氣資料所得。

劍橋大學的天體物理學家麥杜蘇德漢接受Space.com採訪時說道：“這些行星的溫差非常大，從接近70華氏度（20攝氏度）到超過3630華氏度（2000攝氏度），在規模上的跨越度也很大，從迷你海王星，品質大概是地球的10倍到超級木星，品質超過地球品質的600倍。”

（圖解：海王星是太陽系八大行星中距離太陽最遠的，體積是太陽系第四大，但品質排名是第三，海王星的品質大約是地球的17倍。圖源：sinaimg）

科學家們發現在在他們研究的19個星球中14個星球裡有水蒸氣。

“值得注意的時，我們正在對地外行星上的水蒸氣進行詳細的測量。因為我們至今沒有在太陽系中發現有特別意義的水。”麥杜蘇德漢 說。“與太陽系相比，我們可以用系外行星更好地測量水。”

除了水之外，化學家經常在巨大的系外行星大氣層檢測到鈉和鉀。結合科學家對我們太陽系的了解，系外行星的鈉和鉀的含量與預測一致。然而水蒸氣含量明顯與預期少很多。

“這是一個重大發現。”麥杜蘇德漢說。

調查者們對系外行星的水含量的預測是基於那些潛在我們太陽系中的大型氣體行星中仍不確定水含量。人類已經多次測量在木星大氣層中的水蒸氣含量，其中包括面對多次挑戰的美國航天局的朱諾號任務。

關於太陽系大型氣體行星的水含量預測值是基於巨行星的大氣層中的碳氫比值明顯高於太陽而得出的。先前的研究表明，這種“超級太陽”的豐富起源來自太陽系形成時，大量的含碳冰和塵埃降落或堆積在巨行星上。

（圖解：巨行星是任何的大品質行星。它們通常是由低沸點的材料（氣體或冰）組成，而不是岩石或其它固體，但是大品質固體行星也可以存在。太陽系有4顆巨行星：木星、土星、天王星、與海王星。圖源：google）

先前的研究表明除了二氧化碳之外，某些成分含量在巨行星的大氣中也應該同樣很高，特別是氧，它是宇宙中僅此於氫和氦的含量最高的元素。因此，這表明水，在宇宙中最常見的含氧化合物在巨行星的大氣中過剩，在這些行星形成時以冰的形式積累。

這些發現表明在巨行星形成時，落入其中的冰比之前的預期還要少。舉個例子，如果巨行星是由圍繞在新生恆星周圍的原行星盤上的物質堆積而成，那麼這些星球可能會根據他們的形成地點和他們在原行星圓盤內的運動方式，積聚成不同水平的化學物質，比如水。

“有好幾種方法可以製造一個含氧量不足的巨行星，同樣水也是如此。”麥杜蘇德漢說。“通過觀察系外行星，我們正在重新思考行星是如何在我們的太陽系中形成的。”

地球上幾乎有水的地方就有生命，所以發現其他行星系統的水比預期的要少可能意味著我們所知道的宇宙其他地方有生命的機會也更低。儘管如此，“如果你了解地區，按品質它並沒有很多的水——事實上，地球的水只是稍微有些不足。”麥杜蘇德漢說。“所以我們發現系外行星的含水量較低，但對於它們的宜居性來說未必是壞訊息。”

研究人員的目標是觀察更多的系外行星，觀察它們是否遵循他們發現的模式，或者尋找可能與這種趨勢相反的異常值。“最終我們一定會找到異常值的”麥杜蘇德漢說。“在行星系統方面的特性方面，大自然是極其多樣化的。”

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

translate: 林汐

author: Charles Q. Choi