作者:Jay Farihi 来源:《科学》 发布时间:2013-10-28 15:56:43
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太阳系外首次发现含水行星残骸

 
太阳系外首次发现含水行星残骸。
 
图片来源:沃里克大学、剑桥大学
 
科学家在距离地球50秒差距(150光年)的一颗死亡恒星的轨道上,发现了一颗可能富含水的小行星的残骸。这一发现意味着,从头到尾,有许多不同的恒星可能孕育着富含水的岩石物质,而这正是构建一颗宜居行星的重要组成部分。科学家指出,这是第一次在太阳系外的岩体中找到水存在的证据,因此对搜寻外星生命,以及宜居星球具有重要意义。
 
英国剑桥大学的Jay Farihi及其同事几年来一直在白矮星的周围寻找岩态行星或其化学组分的痕迹——白矮星是将一到八颗太阳的质量塞到至多地球大小的空间里所最终得到的恒星遗迹。Farihi强调,白矮星是研究太阳系外行星组分的一个天然实验室,这是因为它们强大的引力能够将附近的小行星撕为碎片,同时吸入后者的残骸。这些残骸相对很容易被发现,这缘于它们通过重金属元素污染了一颗白矮星原始的由氢或氦组成的大气。
 
研究小组将目光聚焦于白矮星GD 61——这颗恒星致密的核心大概比太阳重了3倍。观测表明,GD 61曾经是一颗类似于太阳的恒星,但2亿年前走到生命尽头,演变成一颗低光度、高密度的白矮星,它在这一过程中发出超强引力,将其附近的行星“吞噬”,目前其周围的岩石碎片应该是它当时“进食”留下的“残渣”。
 
之前的观测已经发现有一个岩体残骸盘环绕GD 61运转,并且在其大气中含有丰富的氧——这是可能存在水的一个重要线索。
 
利用安装在美国宇航局哈勃空间望远镜上的紫外分光仪,研究人员对GD 61的氧含量进行了更为精确的测量。结合美国夏威夷莫纳克亚山上凯克天文台观测到的大量其他元素,研究小组确定了如果氧存在于岩石之中,应有多大的含量。而实际由哈勃空间望远镜揭示的氧丰度却要大得多,这意味着水或其他含碳物质可能携带了额外的氧。
 
然而Farihi指出,白矮星只含有非常少量的碳,从而使水成为这些丰富的氧的唯一可能来源。研究小组计算后认为,如果环绕GD 61的残骸盘是一颗单一天体的遗迹,那么这颗天体的大小应该相当于太阳系小行星灶神星——直径约500千米,且富含水(约占总质量的26%)。与之相比,地球要“干燥”得多,水的质量在地球上只占0.023%。这使其与小行星谷神星也很类似,此类小行星被认为曾给年轻的地球带来了水。Farihi和同事在最新出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。
 
未参与此项研究的美国加利福尼亚大学洛杉矶分校天文学家Ben Zuckerman表示,“这是第一个具有说服力的实证”,表明一颗被白矮星粉碎的天体既是岩体又富含水。
 
Farihi指出,这颗假设中的小行星必定是“最近”被撕碎的,这是因为围绕白矮星的残骸盘仅仅有100万年的历史,并且污染白矮星大气的物质仅仅向恒星核沉降了不到2万年。
 
Farihi说,来自一颗看不见的系外行星的引力推进最有可能解释为什么一颗富含水的小行星会如此近距离地靠近一颗白矮星,进而粉身碎骨。哈勃空间望远镜的继任者、将于2018年晚些时候发射的詹姆斯·韦伯空间望远镜或许有机会让人们看看这颗幕后行星的真面目。
 
马里兰州巴尔的摩市空间望远镜科学研究所的John Debes认为,这些观测表明,如果有行星围绕GD 61运行,“那么它们的表面便有可能存在水”。
 
天文学家普遍认为,大约60亿年后,太阳会塌缩并演化成白矮星。因此,这次发现在某种程度上描画了太阳与地球的明天。60亿年后在远处观测太阳系的外星天文学家或许同样会说,这里曾经有一颗富含水分的宜居行星。(来源:中国科学报 赵熙熙)
 
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