tr这个行星系统,水比地球多得多,但怎么来的科学家终于搞清楚了

2017年,一个国际天文学家小组宣布了一项重大发现。根据多年的观察,他们发现TRAPPIST-1系统(距离地球40光年的M型红矮星)有不少于7颗岩石行星!整个系统的水可能比地球上所有的海水还要多250倍。同样令人兴奋的是,这些行星中有三颗是在恒星的可居住区内发现的,而这个系统本身已经有80亿年的时间来发展生命化学。根据国际天文学家团队最新发表在《皇家天文学会月刊》的文章显示,这些水全都要归结为柯伊伯带的存在。


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关于太阳系是如何形成的,天文学家普遍认为它是在46亿年前由气体、尘埃和挥发物组成的星云形成的(星云假说)。这一理论认为,这些元素首先在中心结合,经历引力坍缩形成太阳。随着时间的推移,剩余的物质在太阳周围形成一个圆盘,最终吸积形成行星。在太阳系的外围,遗留下来的物体沉降到一个包含大量冰萜类物质的带中,也就是柯伊伯带。根据后期轰炸理论,水被无数的彗星和冰冷的物体从这条带中撞出并向内投射,最终分配到地球和整个太阳系。


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所以如果TRAPPIST-1系统有自己的柯伊伯带,那么它有理由涉及到类似的过程。在这种情况下,引力扰动会导致物体被踢出柯伊伯带,然后向七颗行星移动,在它们的表面沉积水。再加上合适的大气条件,恒星可居住范围内的三颗行星表面可能有足够的水。
柯伊伯带的存在表明一个系统有一个巨大的挥发物和水的储存库。这个储存库通常位于一个系统的较冷区域,但是有不同的过程,这些过程可能会将一部分富水物质带到可居住行星附近并输送其内含物。找到一条彗星带,就表明这个储层存在。

tr这个行星系统,水比地球多得多,但怎么来的科学家终于搞清楚了】冥王星及其在海王星轨道外富含小行星的柯伊伯带
为了寻找围绕TRAPPIST-1系统柯伊伯带的迹象,研究小组要依靠于阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)收集的数据。但是结果显示,并没有这样一个带的存在。但这并不能证明一个系统不会有足够的水来维持生命。完全是有可能这样一条带在几十亿年的进化之后,由于动力学事件,消失了。它们也有可能因为随着时间的推移,自然变得不那么明亮,导致微弱而无法察觉。
研究小组认为,TRAPPIST-1系统可能是由一个半径小于40 AU、拥有不到20个地球质量的物质行星盘诞生的。此外,星盘中的大部分尘埃颗粒可能是向内输送的,并用来形成行星系统的七颗行星。他们还利用建模代码检查了半人马座Proxima及其系外行星的ALMA存档数据,其中包括岩石和潜在可居住的Proxima b和新发现的超级地球Proxima c。


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在这里,他们的结果也只显示了气体和尘埃排放的上限,这意味着半人马座近地天体的年轻圆盘的质量大约是形成太阳系的圆盘的十分之一。这项研究提出了一些关于低质量恒星系统的问题:
如果我们一直发现这类系统没有巨大的彗星带,这可能意味着用来形成这些彗星的所有物质都被用来形成和生长更接近的行星。这对于这些行星的组成意味着什么是非常不确定的,因为它实际上取决于这些行星形成的地点和方式。只是要指出的是,这种类型的带在附近大约20%的恒星中被发现,这些恒星是像太阳或大质量/更亮的恒星。在低质量恒星周围,这更具挑战性,我们只知道M星周围有几条带。


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这也可能是由于某些偏倚使得探测到明亮恒星周围的暖带比探测M型恒星周围的冷带更容易。这也可能是类太阳恒星(G型或更亮)周围的行星系统结构与围绕红矮星运行的行星系统结构之间存在某种内在差异的结果。
简言之,这些结果使得早期水如何在M型恒星系统中传输的问题成为一个谜。如何找到柯伊伯带,恐怕要依赖于更为先进的望远镜和更缜密的模型。

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