超级地球遭冰彗星围攻 或积累庞大“水资源”

据国外媒体报道,来自欧洲空间局的太空望远镜近日发现了一个怪异的宇宙奇观,观测到两个拥有系外行星的遥远恒星系统被大量的彗星以及小行星群包围。参与观测任务的是欧洲空间局赫歇尔空间天文台,被喻为宇宙中红外探测灯,目标天体为格利泽581(Gliese 581)与室女座61(61 Virginis)恒星系统,它们分别距离地球大约22光年和28光年。格利泽581恒星为M2.5V红矮星,该恒星系统中至少拥有六颗行星,其中之一被认为存在于该恒星周围的可居住区内。

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  图中显示的是由艺术家绘制的格利泽581恒星系统图像,其周围存在在大量碎片构成的盘状物质和系外行星,绘制这张照片过程中使用了赫歇尔空间望远镜的70、100和160微米波长的观测数据。

而室女座61恒星系统目前确定了三颗行星世界,其中存在着质量与地球数倍的超级地球行星,其中一颗行星的质量为地球的两倍左右,另一颗的质量则高达十八倍。对系外“行星猎人”而言,寻找多行星的恒星系统是令人兴奋的,通过近年来的观测证实了像我们太阳系这样的多行星系统并不是特有的,在赫歇尔空间望远镜的帮助下,我们发现另一个“小太阳系”似乎是很常见的现象。

需要注意的是,在我们太阳系外围即海王星轨道外侧、距离太阳四十多个天文单位,与黄道平面相互靠近的空间附近有一外形呈现圆盘的天体集群,它们被称为柯伊伯带。这些冰冻的小天体游离在冥王星的轨道之外,而且这里也是穿过太阳系的诸多彗星起源地。在太阳系早期环境中,木星和土星的强大引力场干扰了小型流浪天体的轨道,引发了一连串的彗星撞击太阳系内侧轨道行星事件,其中就包括地球。这一过程被科学家认为将水冰物质从遥远的柯伊伯带送往地球。

由于地球所处的轨道环境具备了良好的适宜液态水存在的温度,因此这些冰封状态的物质消融后为地球带来了液态水。对于格利泽581与室女座61而言,由于这两个系统中并没有出现类似木星这样的大型气态行星,只有海王星级别的行星世界,很显然后者产生的引力场不足以使得可能存在的外围冰封天体改变其轨道,进入到恒星系统的内侧轨道上。

在经过仔细分析后,空间望远镜的科学家发现格利泽581恒星系统外围由冰封天体构成的盘状物质群密集程度是我们柯伊伯带的十倍以上,在使用近红外波段进一步观测中发现了盘状物质中含有大量尘埃。根据英国剑桥大学科学家马克・怀亚特(Mark Wyatt)介绍:“这些观测研究为我们提供了一个新的线索,即诸如太阳系这样的恒星系统有着大质量气态行星,其对应就拥有密度较为稀疏的柯伊伯带,而没有大质量气态行星的系统,就拥有密度较大的外围小天体集群。”马克・怀亚特同时也是室女座61恒星系统论文的第一作者。

欧洲空间局的赫歇尔太空望远镜发现另一个恒星系统中外围庞大小天体(彗星等)集群并不是罕见的,在今年早些时候,该望远镜也对著名的北落师门恒星系统进行观测。使用红外波段的观测技术可透过外围厚厚的尘埃盘,天文学家可以估计该恒星系统中有多少颗彗星在进入内侧轨道后被摧毁。科学家也假设了恒星系统中运行在轨道上的行星与彗星发生碰撞的事件,通过这些模型得出北落师门外围厚厚盘状物质带存在2600亿至83万亿颗小彗星,而太阳系外围的奥尔特云中的彗星数量被认为与此相类似。这项观测也对行星上演化出海洋进行推测,扩展了类地行星的可居住性和潜在的可居住系外行星。

在缺乏大质量气态行星(诸如土星和木星)的恒星系统中,位于内侧轨道的行星可避免大质量彗星的轰击,相反的是,较小的类海王星天体可使内侧轨道行星保持稳定的小型流星雨袭击。正因为如此,格利泽581与室女座61恒星系统正在受到外层盘状物质群中大量小彗星长期的“围攻”。考虑到格利泽581恒星系统已经有近20亿年的演化史,那么内侧轨道行星可能蕴藏着相当大贮备的“水资源”。