遙遠的行星上的確存在水

藝術家所描繪的行星HD 189733b及其母恆星

遙遠的行星上的確存在水

胡德良譯

恆星光線穿過太陽系外一顆巨型氣態行星的大氣層時，科學家們發現了水蒸氣的光譜特徵。結合今年早些時候的一項研究，科學家們指出，這個新發現提供了強有力的證據，說明太陽系以外的行星跟我們太陽系的行星一樣存在著豐富的水。該發現詳細地記錄在不久前出版的《自然》（Nature）雜誌上。

行星HD189733b屬於一類被稱為「熱木星」的巨型氣態行星，這類行星圍繞著恆星運轉，距離卻比水星離我們的太陽更近。火熱的行星HD189733b比木星大15%左右，圍繞著一顆類似太陽的恆星運動，距地球64光年，位於狐狸座。該行星的平均溫度為1,340華氏度（727攝氏度），僅用2天時間就繞其恆星旋轉一周。

該研究的主持人、法國巴黎天體物理學研究所的喬凡娜·提奈提說：「在數萬億英里以外的行星上發現了水存在的清晰跡象，我們感到異常激動。」

哈佛大學的天文學家希瑟·克努森稱，這項研究成果為熱木星上存在水提供了「確鑿的證據」。克努森在《自然》雜誌一篇相關文章中寫道：「一些理論家曾經預測水蒸汽理應為熱木星大氣層中的重要成分。這一發現使他們得到了一份寬慰。」

4月份，亞利桑那州洛厄爾天文台的天文學家特拉維斯·巴曼宣布，在另外一顆熱木星的大氣中發現了水蒸汽。他當時利用的是哈勃太空望遠鏡，採用的技術類似於提奈提研究小組運用斯必澤太空望遠鏡的技術。然而，巴曼的研究結果有可能受到了儀器噪音的影響，引起了一些科學家的懷疑。

研究小組成員、美國航空航天管理局斯必澤科學中心的肖恩·凱里說：「研究小組運用完全不同的望遠鏡，觀測了完全不同的波長，卻證實了哈勃太空望遠鏡的觀測結果，兩者結合起來證據要有力的多。」

科學家們曾經在行星HD 189733b上尋找水的跡象，但沒有找到。當時，他們懷疑水可能隱藏在濃密的硅酸鹽雲層里。

提奈提及其研究小組提供了不同的解釋。他們提出假設：行星HD 189733b不同於地球，地球的大氣溫度是隨著高度增加而降低的，而該行星的大氣溫度在一定的高度範圍內是一致的。

在先前的那項研究中，科學家們尋找了光譜吸收線的跡象。來自該行星內部的輻射向上散發並穿過涼爽的大氣層時，氣層會對特定波長的光線進行選擇性的吸收，從而產生光譜吸收線。然而，如果氣層沒有溫差就不會發生光譜吸收。

在這項新研究中，科學家們趁行星HD 189733b在其母恆星（parent star）前經過的時候進行了觀測。來自該母恆星內部的光線穿過行星HD 189733b的大氣，一路到達地球。研究小組利用斯必澤太空望遠鏡的紅外攝象機分析了這些光線。在這種情況下發生了光譜吸收，因為在該恆星大氣及其行星大氣之間存在著溫差。

研究人員發現，行星HD 189733b的大氣中只有存在水蒸氣，才能說明該行星吸收恆星光線的方式。

儘管水是地球生命存在的基礎因素，但行星HD 189733b和其他熱木星上不可能擁有任何生物，因為它們離各自的恆星太近。然而科學家們指出，這個新發現確實增加了這種可能性：太陽系以外其他類型的行星上也存在水。

凱里說：「這顆行星上發現了水，意味著在宇宙間的其他行星上，或許在固態行星上，也可能存在水。」

原著：Ker Than

註：本文曾經發表於《光明日報》。

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