冥王星和它的同族位於海王星軌道外富含冰小行星的柯伊伯帶。
來源:美國國家航空航天局
2017年,一個國際天文學家團隊宣布了一項重大發現。根據多年的觀察,他們發現TRAPPIST-1系統(距離地球40光年的m型紅矮星)包含不少於7顆巖石行星。同樣令人興奮的是,其中三顆行星是在該恆星的宜居帶(HZ)內被發現的,而且該系統本身已經有80億年的時間來發展生命所需的化學物質。與此同時,這些行星緊緊圍繞著一顆紅矮星公轉的事實,讓人懷疑這三顆行星能否長期維持大氣層或液態水。
根據一個國際天文學家團隊的最新研究,這一切都歸結於行星形成的碎片盤的組成,以及彗星是否在其周圍分配水。負責這項研究的團隊由馬克斯·普朗克天文研究所(MPIA)的塞巴斯蒂安·馬裡諾領導,成員來自劍橋大學、華威大學、伯明罕大學、哈佛-史密森天體物理中心(CfA)和MPIA。
這項描述他們發現的研究最近發表在《皇家天文學會月刊》上。關於太陽系是如何形成的,天文學家的普遍共識是,它形成於46億年前,由氣體、塵埃和揮發物組成的星雲(又稱星雲假說)。
這一理論認為,這些元素首先在中心融合,經歷引力坍縮形成太陽。隨著時間的推移,剩餘的物質圍繞太陽形成了一個圓盤,最終形成了行星。在太陽系的外圍,從地層中遺留下來的物體形成了一個巨大的帶,帶中含有大量的類冰物質,也被稱為柯伊伯帶。
根據後期轟擊理論,水被無數的彗星和冰冷的物體撞出這條帶,並衝進太陽系,分布到地球和整個太陽系。如果TRAPPIST-1系統有它自己的柯伊伯帶,那麼它理所當然地涉及到一個類似的過程。在這種情況下,重力擾動會導致物體被踢出帶,然後向七大行星移動,在它們的表面沉積水。再加上適當的大氣條件,這顆恆星上的三顆行星表面可能有足夠的水。
正如馬裡諾博士今天通過電子郵件向《宇宙》雜誌(Universe)解釋的那樣:「一條腰帶的存在表明,一個系統有大量揮發物和水。這個水庫一般位於一個系統的較遠的寒冷地區,然而,有不同的過程,可以帶來一部分的水豐富的物質附近的赫茲行星和交付他們的內容。發現一個彗星帶表明這個水庫在一開始就存在。
然而,馬裡諾博士也提出了一個警告,即目前恆星周圍不存在這樣一條腰帶,並不能證明一個系統沒有足夠的水來維持生命
完全有可能的是,最初擁有這樣一個帶的系統,在數十億年的進化之後,由於動力事件而失去了它們 也有可能它們變得太過微弱而無法被探測到,因為隨著時間的推移,腰帶自然會變得不那麼厚重和明亮
為了尋找TRAPPIST-1系統周圍的exo-Kuiper帶的跡象,研究小組依靠阿塔卡馬大型毫米/submilli收集的數據
此同時,他們還鼓勵馬裡諾博士和他的同事們將他們的技術應用到更年輕、更近的恆星系統中,以完善他們的模型,增加探測的可能性。
這些努力也將受益於新的天基和地基望遠鏡,它們將在未來幾年上線。馬裡諾博士說:「一些新一代的望遠鏡預計會更加靈敏,因此如果這些帶確實存在的話,它們就能探測到,但用目前的望遠鏡還不足以探測到它們。」
與其他發現一樣,這些結果表明系外行星研究是如何從發現過程過渡到表徵過程的。隨著儀器和方法的改進,我們開始看到其他類型的恆星系統與我們自己的有多麼不同。