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詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在巖石行星形成帶探測到水蒸氣

發帖時間：2025-12-07 23:54:33

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中間偏左，詹姆一個明亮的斯韋水蒸光源照亮了周圍暗紅色的圓盤。該盤從左上向右下傾斜，伯太并具有螺旋特征，空望在恒星附近最為突出。遠鏡巖石這位藝術家的行星形成概念描繪了恒星PDS 70及其內部的原行星盤。美國宇航局的詹姆詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的新測量結果在距離恒星不到1億英里的地方探測到了水蒸氣——這是一個巖石類地行星可能正在形成的區域。這是斯韋水蒸首次在已知擁有兩個或更多原行星的圓盤的陸地區域探測到水，其中一個顯示在右上角。伯太鳴謝:美國航天局、空望歐空局、遠鏡巖石加空局、行星形成uux.cn/J. Olmsted (STScI)
（神秘的詹姆地球uux.cn）據美國宇航局：韋伯在巖石行星形成帶探測到水蒸氣，這一發現表明，斯韋水蒸有一個水庫可供類地行星聚集在那里。伯太
眾所周知，水對生命至關重要。然而，科學家們爭論它是如何到達地球的，以及同樣的過程是否可以孕育圍繞遙遠恒星運行的巖石系外行星。新的見解可能來自位于370光年之外的行星系統PDS 70。這顆恒星擁有一個由氣體和塵埃組成的內盤和外盤，中間相隔50億英里(80億公里)寬的間隙，在這個間隙中有兩顆已知的氣態巨行星。
美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的MIRI(中紅外儀器)的新測量結果在該系統的內盤中檢測到了水蒸氣，距離恒星不到1億英里(1.6億公里)——巖石類地行星可能正在形成的區域。(地球距離我們的太陽9300萬英里。)這是首次在已知擁有兩個或更多原行星的圓盤的陸地區域探測到水。
“我們在其他圓盤中也看到過水，但沒有在行星正在聚集的系統中如此接近。位于德國海德堡的馬普天文研究所(MPIA)的首席作者朱利亞·佩羅蒂說:“在韋伯之前，我們無法進行這種類型的測量。
“這一發現非常令人興奮，因為它探索了類似地球的巖石行星通常形成的區域，”MPIA主任托馬斯·亨寧補充道，他是論文的合著者。亨寧是進行探測的韋伯MIRI(中紅外儀器)的聯合首席研究員，也是獲取數據的MINDS (MIRI中紅外圓盤調查)項目的首席研究員。
形成行星的潮濕環境
PDS 70是一顆K型恒星，比我們的太陽還要冷，估計有540萬年了。就具有行星形成盤的恒星而言，這是相對古老的，這使得水蒸氣的發現令人驚訝。
隨著時間的推移，行星形成盤中的氣體和塵埃含量會下降。要么是中央恒星的輻射和風吹散了這些物質，要么是塵埃成長為更大的物體，最終形成行星。由于之前的研究未能在類似年齡的圓盤中心區域檢測到水，天文學家懷疑它可能無法在嚴酷的恒星輻射下存活，導致干燥的環境，無法形成任何巖石行星。
天文學家還沒有探測到任何行星在PDS 70的內部圓盤中形成。然而，他們確實看到了硅酸鹽形式的建造巖石世界的原材料。水蒸氣的探測意味著，如果巖石行星正在那里形成，它們從一開始就有水可用。
“我們發現相對較多的小塵埃顆粒。結合我們對水蒸氣的探測，內盤是一個非常令人興奮的地方，”荷蘭拉德布大學的合著者Rens Waters說。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在巖石行星形成帶探測到水蒸氣

標題為“PDS 70內盤；發射光譜。”該圖以垂直y軸上的光亮度對水平x軸上的以微米為單位的光波長的曲線圖的形式示出了光譜。用韋伯的MIRI(中紅外儀器)獲得的PDS 70原行星盤的光譜顯示了水汽的許多發射線。科學家們確定，水在系統的內盤，距離恒星不到1億英里，這是巖石類地行星可能正在形成的區域。從太空望遠鏡科學研究所下載全分辨率版本。鳴謝:美國航天局、歐空局、加空局、uux.cn/J. Olmsted (STScI)
水的來源是什么？
這一發現提出了水從何而來的問題。MINDS團隊考慮了兩種不同的情況來解釋他們的發現。
一種可能性是水分子在我們檢測到它們的地方形成，因為氫原子和氧原子結合了。第二種可能性是冰包裹的塵埃顆粒從冷的外盤被運送到熱的內盤，在那里水冰升華并變成蒸汽。這樣的運輸系統將會令人驚訝，因為塵埃必須穿過兩個巨大行星劃出的巨大缺口。
這一發現提出的另一個問題是，當恒星的紫外光應該分解任何水分子時，水是如何在離恒星如此近的地方生存的。最有可能的是，灰塵和其他水分子等周圍物質充當了保護屏障。結果，在PDS 70的內盤中檢測到的水能夠經受住破壞。
最終，該團隊將使用Webb的另外兩個儀器，NIRCam(近紅外相機)和NIRSpec(近紅外光譜儀)來研究PDS 70系統，以獲得更好的理解。
這些觀察作為保證時間觀察計劃1282的一部分。這一發現已經發表在《自然》雜志上。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是世界上首屈一指的太空科學天文臺。韋伯正在解開我們太陽系的謎團，觀察其他恒星周圍的遙遠世界，探索我們宇宙的神秘結構和起源以及我們在其中的位置。Webb是由NASA及其合作伙伴ESA(歐洲航天局)和加拿大航天局領導的一項國際計劃。
媒體聯系人:
勞拉·貝茲馬里蘭州格林貝爾特美國宇航局戈達德太空飛行中心。laura.e.betz@nasa.gov
克里斯汀·普廉姆馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所。cpulliam@stsci.edu

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