TRAPPIST-1行星是如何获得水的?


冥王星和它的同族位于海王星轨道外富含冰小行星的柯伊伯带。

TRAPPIST-1行星是如何获得水的?


2017年,一个国际天文学家团队宣布了一项重大发现。根据多年的观察,他们发现TRAPPIST-1系统(距离地球40光年的m型红矮星)包含不少于7颗岩石行星。同样令人兴奋的是,其中三颗行星是在该恒星的宜居带(HZ)内被发现的,而且该系统本身已经有80亿年的时间来发展生命所需的化学物质。与此同时,这些行星紧紧围绕着一颗红矮星公转的事实,让人怀疑这三颗行星能否长期维持大气层或液态水。

根据一个国际天文学家团队的最新研究,这一切都归结于行星形成的碎片盘的组成,以及彗星是否在其周围分配水。负责这项研究的团队由马克斯·普朗克天文研究所(MPIA)的塞巴斯蒂安·马里诺领导,成员来自剑桥大学、华威大学、伯明翰大学、哈佛-史密森天体物理中心(CfA)和MPIA。

这项描述他们发现的研究最近发表在《皇家天文学会月刊》上。关于太阳系是如何形成的,天文学家的普遍共识是,它形成于46亿年前,由气体、尘埃和挥发物组成的星云(又称星云假说)。

这一理论认为,这些元素首先在中心融合,经历引力坍缩形成太阳。随着时间的推移,剩余的物质围绕太阳形成了一个圆盘,最终形成了行星。在太阳系的外围,从地层中遗留下来的物体形成了一个巨大的带,带中含有大量的类冰物质,也被称为柯伊伯带。


根据后期轰击理论,水被无数的彗星和冰冷的物体撞出这条带,并冲进太阳系,分布到地球和整个太阳系。如果TRAPPIST-1系统有它自己的柯伊伯带,那么它理所当然地涉及到一个类似的过程。在这种情况下,重力扰动会导致物体被踢出带,然后向七大行星移动,在它们的表面沉积水。再加上适当的大气条件,这颗恒星上的三颗行星表面可能有足够的水。

正如马里诺博士今天通过电子邮件向《宇宙》杂志(Universe)解释的那样:“一条腰带的存在表明,一个系统有大量挥发物和水。这个水库一般位于一个系统的较远的寒冷地区,然而,有不同的过程,可以带来一部分的水丰富的物质附近的赫兹行星和交付他们的内容。发现一个彗星带表明这个水库在一开始就存在。

TRAPPIST-1行星是如何获得水的?

然而,马里诺博士也提出了一个警告,即目前恒星周围不存在这样一条腰带,并不能证明一个系统没有足够的水来维持生命

完全有可能的是,最初拥有这样一个带的系统,在数十亿年的进化之后,由于动力事件而失去了它们 也有可能它们变得太过微弱而无法被探测到,因为随着时间的推移,腰带自然会变得不那么厚重和明亮

为了寻找TRAPPIST-1系统周围的exo-Kuiper带的迹象,研究小组依靠阿塔卡马大型毫米/submilli收集的数据

此同时,他们还鼓励马里诺博士和他的同事们将他们的技术应用到更年轻、更近的恒星系统中,以完善他们的模型,增加探测的可能性。


这些努力也将受益于新的天基和地基望远镜,它们将在未来几年上线。马里诺博士说:“一些新一代的望远镜预计会更加灵敏,因此如果这些带确实存在的话,它们就能探测到,但用目前的望远镜还不足以探测到它们。”


与其他发现一样,这些结果表明系外行星研究是如何从发现过程过渡到表征过程的。随着仪器和方法的改进,我们开始看到其他类型的恒星系统与我们自己的有多么不同。



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