TRAPPIST-1行星是如何获得水的

2017年，一个国际天文学家团队宣布了一项重大发现。根据多年的观察，他们发现TRAPPIST-1系统(一个M型红矮星位于距地球40光年的地方)包含不少于七个岩石行星。同样令人兴奋的是，在恒星的宜居区域(HZ)内发现了这三个行星，而且该系统本身已有80亿年的时间发展着生命化学。

同时，这些行星紧紧围绕一颗红矮星绕行的事实引起了人们对这三个行星能否维持大气层或液态水很长时间的怀疑。根据国际天文学家团队的最新研究，这全都归结为行星形成的碎片盘的组成以及彗星之后是否会分布水。

负责这项研究的小组由马克斯·普朗克天文研究所(MPIA)的塞巴斯蒂安·马里诺(Sebastian Marino)领导，成员包括剑桥大学，沃里克大学，伯明翰大学，哈佛·史密森尼大学天体物理学中心(CfA)和MPIA。描述其发现的研究最近发表在《皇家天文学会月刊》上。

关于太阳系的形成方式，天文学家普遍认为，它是在46亿年前由气体，尘埃和挥发物星云形成的(又名星云假说)。该理论认为，这些元素首先在中心合并，然后经历重力塌陷以产生太阳。随着时间的流逝，其余的物质在太阳周围形成了一个圆盘，最终吸积形成了行星。

在太阳系的外围，地层中遗留的物体落入一条包含大量类冰类生物的大带中，也称为柯伊伯带。根据后期轰炸理论，水被无数的彗星和冰冷的物体从地带中撞出并向内投射，将水分配到地球和整个太阳系。

如果TRAPPIST-1系统具有自己的柯伊伯带，则有理由认为也涉及类似的过程。在这种情况下，重力扰动会导致物体从传送带上被踢出，然后朝着七个行星行进，以在其表面沉积水。结合适当的大气条件，恒星HZ中的三个行星表面可能已经有足够的水。

正如Marino博士通过电子邮件向《今日世界》解释的那样：“皮带的存在表明系统中有大量的挥发物和水。该容器通常位于系统的较冷区域之外，但是存在不同的地方这些过程可能会将一部分富含水的物质带到HZ行星附近并传递其内容。找到彗星带表明该水库首先存在。”

TRAPPIST-1行星中的三个-TRAPPIST-1e，f和g-驻留在其恒星所谓的“宜居带”中。CreditL NASA / JPL

然而，马里诺博士也指出了一个警告，即今天的恒星周围没有这样的皮带并不能证明一个系统将没有足够的水来维持生命。经过数十亿年的演化，拥有动态传输带的系统完全有可能最初失去它们。由于皮带自然会随着时间的推移变得不那么笨重和明亮，因此它们也可能变得太微弱而无法检测到。

为了寻找围绕TRAPPIST-1系统的exo-Kuiper地带的迹象，研究小组依靠了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)收集的数据。该阵列以检测灵敏度高的红外和无线电波长之间的电磁辐射的物体而闻名。

这使ALMA可以观察到表征碎屑带的尘埃和挥发性元素(如一氧化碳)。它们通常太微弱，看不到可见光，但由于它们从各自的恒星吸收的热量而发出热辐射。尽管ALMA很灵敏，但该团队没有发现在TRAPPIST-1周围存在库伊珀带的证据。

马里诺博士说：“不幸的是，我们没有在TRAPPIST-1周围发现这一点，但我们的上限使我们可以排除该系统最初在与柯伊伯带相近的距离上有一团巨大的大彗星带。”“尽管有可能系统确实是由这样的皮带形成的，但由于系统的动态不稳定性而被完全破坏。”

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