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韦伯望远镜探测到水蒸气在迷人的适居带内的太空中徘徊

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在距离地球370光年的一个迷人的恒星系统中,科学家们用詹姆斯·韦伯太空望远镜进行研究,发现水蒸气与系统恒星的距离与地球与太阳的距离完全相同。

这一发现被誉为理解火箭行星如何含有水的重要里程碑;也许在行星形成的时候,水就存在于太空中,比如这颗恒星PDS 70。

PDS 70是半人马座的一颗k7型恒星,拥有两个巨大的尘埃“吸积盘”,这个术语指的是年轻恒星周围的气体和尘埃环,这些气体和尘埃要么会慢慢被驱逐到太空中,要么会合并成行星。这两个圆盘之间的距离是50亿英里,非常接近地球和冥王星之间的距离。

这颗巨大的中间行星包含两颗仍在形成的类木星行星:PDS 70b和PDS 70c,但主要的发现是在距离恒星9400万英里的地方存在水蒸气,几乎正好是地球到太阳的距离。由于不太热也不太冷,有时被称为“金发姑娘带”,这也是迄今为止科学家们所知道的最有可能拥有一个能够支持液态水的岩石陆地世界的地区。

这是第一次在一个已知拥有两颗或更多原行星的圆盘的陆地区域探测到水。

地球上到处都是水,它也分散在太阳系的其他岩石和冰冷的星球上,比如火星。它是如何形成的仍有待讨论。通常的考虑是,冰冻的水到达了地球和其他物体上的彗星或更大的物体称为星子,我们知道,在地球历史的早期,作为一个已经形成的岩石行星,它们经常碰撞,可能每天一次。

这一新发现,多亏了搭载在詹姆斯·韦伯太空望远镜上的中红外仪器,揭开了第三种理论的面纱,即水是与地球和其他行星同时形成的漂浮在太空中的水库。

“我们已经在其他圆盘上看到了水,但没有这么近,也没有在行星目前聚集的系统中看到水。在韦伯之前,我们无法进行这种测量,”德国海德堡马克斯普朗克天文研究所(MPIA)的首席作者朱莉娅佩罗蒂说。

然而,仍有两个谜题未解。第一个问题是水最初是如何到达那里的,第二个问题是它是如何存活这么久的。

水可能是自发形成的,因为氢原子和氧原子在原地结合,或者冰冻的尘埃找到了通往内部圆盘的道路,在那里它逐渐与尘埃颗粒分离。

PDS 70是一颗k型恒星,大约有540万年的历史——对于一颗恒星来说很年轻,但对于一颗保持吸积盘的恒星来说,它已经很老了。在距离恒星不到1亿英里的地方,紫外线辐射和辐射热会产生对水蒸气不利的温度和条件——随时可能达到300°C,而紫外线通常会破坏水分子的键。包括荷兰内梅亨大学(Radboud University)的天文学家在内的研究小组提出了一个假设,即内部吸积盘的尘埃可能足够厚,可以保护水免受恒星最恶劣光线的影响。

在盘间介质中发现了几种成分,其中最引人注目的是硅酸盐,这表明那里可能形成一颗岩质行星,如果是这样的话,它周围就会有现成的水供应。

该团队将继续使用JWST来调查PDS 70,并希望更多地了解这个奇怪的恒星系统。细胞膜

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