水是宇宙中最常見的分子之一，地球上的所有生命都需要水。水在動物、植物和微生物細胞中起著溶解物質和促成關鍵化學反應的溶劑作用。在這方面，水比其他液體更勝一籌。尋找太空生命與尋找其他恆星周圍行星上的水是相輔相成的。

當發現系外行星上有水蒸氣的證據時，天文學家都很感興趣。最近的一個目標是行星GJ 9827d，它周圍可能有一個富含水的大氣層。這顆行星的直徑不超過地球直徑的兩倍，可能是銀河係其他地方潛在的富水世界的一個例子。但先不要打算在GJ 9827d上購屋。這顆行星和金星一樣熱，溫度高達華氏800度。這使它成為一個充滿蒸氣的世界。

這是藝術家繪製的系外行星GJ 9827d的概念圖，這是在大氣層中探測到水蒸氣的最小的系外行星。這顆行星可能是銀河係其他地方潛在的富含水大氣的行星的一個例子。這顆行星的直徑只有地球的兩倍，圍繞著紅矮星GJ 9827。左側是該星系的兩顆內行星。圖中的背景恆星是在沒有輔助的情況下，用肉眼回望太陽時看到的。太陽太暗，無法看見。

天文學家利用美國太空總署的哈伯太空望遠鏡觀測到了大氣中檢測到水蒸氣的最小系外行星。GJ 9827d行星的直徑大約只有地球直徑的兩倍，它可能是銀河係其他地方潛在的富含水大氣的行星的一個例子。

“這將是我們第一次透過大氣探測直接表明，這些擁有豐富水大氣的行星確實可以存在於其他恆星周圍，”團隊成員、蒙特利爾大學特羅蒂埃系外行星研究所的比約恩-本內克（Björn Benneke）​​說。”這是朝著確定岩質行星大氣的普遍性和多樣性邁出的重要一步”。

德國海德堡馬克斯-普朗克天文研究所的聯合首席研究員勞拉-克賴德伯格補充說：”在一顆如此小的行星上發現水是一個具有里程碑意義的發現。它比以往任何時候都更接近真正類地世界的特徵”。

調查大氣層

不過，現在要判斷哈伯光譜學測量到的是浮腫的富氫大氣層中的少量水蒸氣，還是這顆行星的大氣層主要由水組成，是原始氫/氦大氣層在恆星輻射下蒸發後留下的，還為時過早。

“我們的觀測計劃由堪薩斯州勞倫斯堪薩斯大學的首席研究員伊恩-克羅斯菲爾德（Ian Crossfield）領導，其設計目標不僅是探測這顆行星大氣中的分子，而且是專門尋找水蒸氣。”科學論文的第一作者、蒙特利爾大學特羅蒂埃系外行星研究所的皮埃爾-亞歷克西斯-羅伊（Pierre-Alexis Roy）說：”無論哪種結果都會令人興奮，無論水蒸氣是占主導地位還是只是氫占主導地位的大氣層中的一個微小物種。”

「直到現在，我們還無法直接探測到如此小行星的大氣層。我們現在正慢慢進入這個階段，」本內克補充說。”在我們研究較小的行星時，一定會有一個過渡，在這個過渡中，這些小星球上不再有氫，它們的大氣層更像金星（以二氧化碳為主）”。

因為這顆行星和金星一樣熱，溫度高達800 華氏度，如果大氣層中主要是水蒸氣，那麼它肯定會是一個荒涼而充滿蒸汽的世界。

影響與未來研究

目前，研究小組有兩種可能性。一種情況是，這顆行星仍然保留著富含氫氣的大氣層，其中摻雜著水，使其成為一顆小型海王星。或者，它可能是木星衛星木衛二的溫暖版本，木衛二地殼下的水量是地球的兩倍。”GJ 9827d行星可能一半是水，一半是岩石。在一些較小的岩石體上面會有大量的水蒸氣，”本內克說。

如果這顆行星有殘留的富含水的大氣層，那麼它一定是在距離其主恆星更遠的地方形成的，那裡的溫度很低，水以冰的形式存在，而不是現在的位置。在這種情況下，行星會遷移到更靠近恆星的地方，接受更多的輻射。氫氣加熱後逃逸，或仍在逃逸行星微弱引力的過程。另一種理論認為，這顆行星是在靠近炙熱恆星的地方形成的，其大氣層中含有微量的水。

哈伯計畫在11 次凌日過程中對這顆行星進行了觀測–凌日是指行星從恆星前方穿過的過程，間隔時間為三年。在凌日過程中，星光經過行星大氣層的過濾，帶有水分子的光譜指紋。如果行星上有雲層，它們在大氣層中的位置足夠低，因此不會完全遮擋哈伯對大氣層的觀測，哈伯能夠探測到雲層上方的水蒸氣。

位於加州矽谷的美國太空總署艾姆斯研究中心的天體物理學家托馬斯-格林說：”觀測水是發現其他事物的一個途徑。哈伯的這一發現為詹姆斯-韋伯太空望遠鏡未來研究這類行星打開了大門。JWST透過額外的紅外線觀測可以看到更多的東西，包括一氧化碳、二氧化碳和甲烷等含碳分子。一旦我們獲得了行星的全部元素清單，我們就可以將這些元素與它所環繞的恆星進行比較，從而了解它是如何形成的”。

GJ 9827d是美國太空總署開普勒太空望遠鏡於2017年發現的。它每6.2天繞一顆紅矮星運行一圈。這顆名為GJ 9827的恆星距離地球97光年，位於雙魚座。

編譯來源：ScitechDaily