在小型系外行星大气层中发现水蒸气

加拿大领导的天文学家小组使用美国宇航局的哈勃太空望远镜报告称，观察到最小的系外行星在其大气中检测到了水蒸气。GJ9827d行星的直径大约只有地球的两倍，它可能是银河系其他地方具有富含水大气层的潜在行星的一个例子。

“这将是我们第一次能够通过大气探测直接证明这些具有富含水大气层的行星实际上可以存在于其他恒星周围，”合著者、UdeM特罗蒂尔系外行星研究所(iREx)的比约恩·本内克(BjörnBenneke)说。“这是确定岩石行星上大气的普遍性和多样性的重要一步。”

两种可能的情况

现在判断哈勃望远镜是否在蓬松的富氢大气中测量到了少量水蒸气，或者行星的大气是否主要由水组成，是原始氢/氦大气在恒星辐射下蒸发后留下的，现在还为时过早。

该研究的主要作者、iREx博士生皮埃尔-亚历克西斯·罗伊(Pierre-AlexisRoy)表示：“我们的观测计划是专门设计的，不仅是为了检测地球大气中的分子，而且是为了实际上专门寻找水蒸气。”“无论是水蒸气占主导地位还是氢占主导地位的大气中的微小物种，这两种结果都将是令人兴奋的。”

在第一种情况下，这颗行星仍将附着在富含氢和水的大气层中，使其成为迷你海王星。

在第二种情况下，它类似于木星的卫星木卫二的更大、更热的版本，其地壳下的水量是地球上的两倍。本内克说，在这种情况下，“GJ9827d可能是一半是水、一半是岩石：在一些较小的岩石体顶部会有大量的水蒸气。”

越来越小的行星

“到目前为止，我们还无法直接探测到如此小的行星的大气层，而我们现在正在慢慢进入这种状态，”本内克补充道。“在某种程度上，当我们研究较小的行星时，一定会出现一个转变，这些小世界上不再有氢，它们的大气层更像金星，主要由二氧化碳组成。”

科学家们表示，由于GJ9827d的温度与金星一样热(约430摄氏度)，如果它的大气层主要由水蒸气组成，那么它肯定会是一个不适宜居住、充满蒸汽的世界。

如果这颗行星有残留的富含水的大气层，那么它一定是在距离其主恒星更远的地方形成的，那里的温度很冷，并且水以冰的形式存在。在这种情况下，行星会迁移到离恒星更近的地方，并受到更多的辐射;它的氢被加热并逸出，或者仍在逸出行星弱引力的过程中。

在另一种情况下，行星将在靠近炽热恒星的地方形成，并且其大气中只有微量的水。

表壳上的太空望远镜

哈勃计划在三年多的时间里对这颗系外行星进行了11次凌日(即行星从其恒星前方经过的事件)。在凌日过程中，星光会穿过行星的大气层，并具有水分子的光谱指纹。如果行星上有云层，它们在大气层中的高度足够低，不会完全隐藏哈勃的大气层视图，因此它可以探测云层上方的水蒸气。

这一发现为詹姆斯·韦伯太空望远镜未来对此类行星的研究打开了大门，该望远镜可以通过红外观测看到更多的东西，包括一氧化碳、二氧化碳和甲烷等含碳分子。一旦完成行星元素的总清单，就可以与其恒星进行比较。

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