系外行星表面下潛伏著多少水？新工具可以幫助天文學(xué)家分辨 _系外行星

這幅藝術(shù)家的插圖展示了一個圍繞雙星運行的富含水的世界。(Image credit: NASA/JPL-Caltech)
據(jù)美國太空網(wǎng)（By Robert Lea）：在外星球?qū)ふ宜奶煳膶W(xué)家有了新的武器。
這是以一種找水技術(shù)的形式出現(xiàn)的，這種技術(shù)利用一顆系外行星的大小來估計我們所知的生活在其表面下的這種重要成分的數(shù)量。
該工具還可以幫助天文學(xué)家更好地理解圍繞暴力年輕恒星誕生的太陽系外行星是如何從其火熱的誕生和動蕩的早年“反彈”的。
當(dāng)我們想到一個星球的水含量時，我們通常會想象廣闊的海洋或流動的河流，但科學(xué)家知道大量的水可以被“鎖”在地表以下的巖石和礦物中。
英國劍橋大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種模型，可以預(yù)測一顆行星內(nèi)潛伏著多少富含水的礦物質(zhì) 。這些礦物質(zhì)可以“吸收”水，并將其循環(huán)回表面，潛在地重新填充海洋，這些海洋可能被劇烈的恒星活動以高熱和輻射的形式煮沸。
這與圍繞銀河系中最常見的恒星——紅矮星或M型恒星——運行的行星尤其相關(guān) ，眾所周知，紅矮星或M型恒星在年輕時會釋放強烈的輻射爆發(fā)，可以爆炸附近的行星，并烤干它們的表面水。
“我們想調(diào)查這些行星在經(jīng)歷了如此混亂的成長之后，是否能夠自我修復(fù)并繼續(xù)擁有地表水，”新研究的主要作者、劍橋大學(xué)地球科學(xué)系的博士生克萊爾·吉蒙德在一份聲明中說。
Guimond和她的團隊證明了一旦世界的宿主恒星成熟和冷卻，內(nèi)部水可以補充行星表面的水。
“根據(jù)這些礦物質(zhì)及其將水帶入結(jié)構(gòu)的能力，該模型為我們提供了一個行星在深處可以攜帶多少水的上限，”她繼續(xù)說道。
內(nèi)部的水是如何刷新遭受高溫破壞的行星表面的
研究小組發(fā)現(xiàn) ，一顆行星的大小與它能儲存多少水是不可分割的，因為這決定了它表面下富含水的礦物質(zhì)的數(shù)量。然而，這并不一定意味著更大的行星有更大的水儲量。
先前的研究表明，體積是地球2到3倍的較大行星有更干燥的巖石覆蓋層。這是因為儲存行星內(nèi)部水的上地幔，只占較大行星質(zhì)量的一小部分。
上地幔的溫度和壓力是產(chǎn)生藍綠色礦物的理想條件，這種礦物被稱為wadsleyite和ringwoodite，這兩種礦物都可以吸收水分。這層巖石也位于火山范圍內(nèi) ，這意味著水可以通過火山活動帶到地表，以蒸汽的形式進入大氣。研究人員說，這個過程也可能將其他對生命至關(guān)重要的成分從行星內(nèi)部帶到表面。
該團隊的發(fā)現(xiàn)可以幫助科學(xué)家確定在尋找外星生命時首先瞄準(zhǔn)哪些行星。
“這可能有助于完善我們先研究哪些行星的分類，”研究合著者奧利弗·肖特說，他是劍橋大學(xué)地球科學(xué)系的研究員和天文研究所的研究員。“當(dāng)我們尋找最能容納水的行星時，你可能不想要比地球大得多或小得多的行星。”
這項研究在調(diào)查離家更近的另一個世界——金星時也很有意義。金星的大小與地球相似，位于太陽的可居住區(qū) ，但卻是一片貧瘠的地獄景象，也是太陽系中最熱的行星。
行星科學(xué)家懷疑金星在古代有大量的地表水。如果事實確實如此，金星在熾熱的太陽周圍誕生后，一定找到了冷卻自己并重新獲得地表水的方法，肖特認為金星可能是為了做到這一點而利用其內(nèi)部的水。
該團隊的研究發(fā)表在1月份的《皇家天文學(xué)會月報》上。