水太多，也是一種「煩惱」
原標題：水太多，也是一種「煩惱」
行星含水量高達50％ 難以孕育生命 ？
長久以來，我們都認為水對於生命是至關重要的，但研究發現，M型矮星TRAPPIST-1系統里的行星可能由於含水量過大，以至於並不適宜生命存在。尤其是多到能在大氣中產生可探測信號的生命。這是「過猶不及」的經典案例。據估計，TRAPPIST-1附近的行星上水的質量百分比為15%到50%(地球只有0.02%)。
七個緊緊圍繞著TRAPPIST-1的行星可能經歷了一段時間的向內移動，影響了這些行星表面的水的狀態。
Credit: NASA/JPL-Caltech
科學家們發現：在距地球約40光年的TRAPPIST-1軌道上的7顆地球大小的行星中，有3顆位於該恆星的宜居帶，並且它們的表面可能有流動的水，這一發現點燃了科學界的希望。
但是，雖然水的存在無疑增加了這些行星的適居性，可並不能使其必然成為生命的庇護所。
事實上，含有過量的水會恰得其反，亞利桑那州立大學和范德比爾特大學的科學家進行的新研究表明，TRAPPIST-1系統實際上含有過量的水，導致難以維持生命生存。
每個TRAPPIST-1的行星都和地球的大小差不多，並且緊密地聚集在一起，它們離宿主恆星的距離比水星離太陽更近。雖然這些系外行星的大小與地球相似，但它們的密度要小得多。它們太輕了，以至於不可能是由岩石組成的；又不像其他類似大小的低密度行星，它們太緊湊，以至於不可能主要由大氣氣體組成。
TRAPPIST-1的行星在質量上太小，不足以hold住足夠的氣體來彌補密度不足，」亞利桑那州立大學的地球科學家在一次新聞發布會上說。「即使他們能夠hold住氣體，彌補密度不足所需要的氣體量，也會使該行星變得比我們所看到的更加膨脹。」
由於岩石組成和大氣氣體組成排除在外，研究團隊認為系統的主要組成很可能是水。然而，究竟需要多少水才能組成這些系外行星仍然是個未知數。為了找出答案，研究團隊的另外兩名成員Unterborn和Alejandro Lorenzo，開發了一個名為ExoPlex的軟體，將關於TRAPPIST-1系統的所有可用數據合併到一個平台上。通過分析宿主恆星的化學組成,以及每顆行星的質量和半徑，這個軟體預測到，最內層的兩個行星(下圖中的「b」和「c」)含有質量不到15%的水，而靠外的兩個行星( 「f」和「g」)含有質量超過50%的水。要知道，地球上水的質量只有0.02%，由此可見這之間的差別是如此之大。
研究人員認為：TRAPPIST-1系統最內層的系外行星（被標為「b」和「c」），水的質量約佔15%，外層行星「f」和「g」可能超過50%。過多的水可能會阻礙行星上生命的形成，而不是使之成為可能。
Credit: NASA/JPL- Caltech
「我們通常將行星擁有液態水看作一種生命的開端，正如我們從地球上所知的，地球主要是由水組成的，生命需要水來生存。」范德比爾特大學的研究人員Natalie Hinkel說，「然而，一個全是水，或者水面之上沒有任何陸地的行星，是沒有生命必需的地質化學循環或元素循環的。」
除了研究TRAPPIST-1恆星的適居性，研究人員還研究了系統的形成和演化。像TRAPPIST-1這樣的恆星會在它們形成後逐步達到最熱、最亮的狀態，隨著時間的推移它們會逐漸變暗。當TRAPPIST-1形成時，它的「冰帶」（水開始變成冰的邊界）也隨之形成。通過研究行星上的冰，研究人員確定TRAPPIST-1的「冰帶」會隨著恆星老化、失去熱量而向內移動，它的行星也一樣。
人們相信，行星最初是在比當前位置更遠的地方形成的，之後經歷了一段向內移動的過程。隨著時間的推移，它們最終離宿主恆星的距離會比最初形成時近兩倍，這會影響「冰帶」落在哪一邊。這一發現讓我們深入了解了行星系統是如何隨著時間推移而演化的，以及在其宿主恆星的生命周期中，行星上的水的狀態是如何變化的。
雖然我們不太可能在TRAPPIST-1的行星上找到生命的跡象，但通過這項研究，我們對冰態行星的形成，以及在我們繼續尋找生命的旅途中，應該尋找什麼樣的恆星和行星有了更好的理解。
尋找適居住的系外行星的工作仍然令人興奮，而且正不斷推進。NASA即將推出的詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST；最近被推遲了)，以及凌星地外行星勘測衛星(TESS)。它們將從此前一些並未引人注意的細節中發現行星。不過，隨著這些儀器的不斷上線，我們也要記住，雖然有些東西從遠處看很有希望，但進一步的深度探索後可能會發現好事過多也會過猶不及。
不盡的好奇心促使人們不斷探索新世界、尋找另外的「地球」，但眼下更為迫切、重要的是愛護人類現在所處的家園！
來源：http://astronomy.com
作者：Amber Jorgenson
翻譯：匡仁昆
校對：南珂婷
編排：劉文慧
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