水在系外行星大气中虽常见但数量低于预期

最新研究挑战现有行星形成理论

系外行星大气中，水虽常见但数量低于预期

最新研究结果表明，系外行星大气中水常见又稀少，对在太阳系内外寻找水意义重大。图片来源：英国剑桥大学官网

据英国剑桥大学官网11日报道，该校科学家领导的团队对系外行星大气化学成分进行了迄今最广泛调查。结果表明，系外行星大气中水很常见，但也稀少。研究结论挑战了目前的行星形成理论，对在太阳系内外寻找水意义重大。

与氢相比，太阳系内巨行星大气中的碳含量明显高于太阳大气中的，这种“超太阳”的丰度据信在行星形成时出现，而且，大量冰、岩石等在吸积过程中被带入行星内部。科学家由此预测，系外巨行星大气中其他元素的丰度也同样很高，尤其是氧气，是继氢、氦之后含量最丰富的元素。这意味着，作为氧气主要载体的水在其大气中也会很丰富。

此次，研究人员借助来自19颗系外行星的大气数据，获得了其化学和热学性质的详细测量结果。这些行星大小不一，从近10倍地球质量的“小海王星”到600多倍地球质量的“超木星”;温度从约20℃—2000℃以上。它们围绕不同类型的恒星运行。

研究人员报告了14颗系外行星大气中水蒸气的丰度及6颗系外行星大气中钠和钾的含量。与其他元素相比，这些大气中的氧气几乎已经耗尽。结果发现，虽然水蒸气在很多系外行星的大气中普遍存在，但其数量却远低于预期;而在某些系外行星中发现的其他元素的含量与预期相符。

天文研究所负责人尼库·迈德胡苏德汗博士说：“我们首次看到了系外天体大气的化学模式，结果表明它们的化学组成丰富多样。而在围绕各种恒星运行的众多系外行星大气中，水的含量非常低，这一点令人难以置信。”

研究主要作者、天文学研究所博士研究生路易斯·韦尔班克斯表示：“考虑到我们还无法测量太阳系中巨行星(包括木星)大气中化学物质的丰度，能测量太阳系外行星大气中这些化学物质的丰度非比寻常。”

迈德胡苏德汗表示，最新结果表明，不能再假设不同化学元素在行星大气中具有同样的丰富，这对现有几个理论模型发起了挑战。他们计划在未来的研究中增加系外行星样本的质量大小，以获得更多结果。“鉴于水是地球宜居的关键因素，因此，知道我们能在系外行星中找到多少水非常重要。”