一项新的研究表明,“水世界”在银河系中非常普遍。
根据这项研究,中等大小的系外行星——比地球大两到四倍——往往蕴藏着大量的水。事实上,这些奇异的行星中有一些的含水重量可能高达50%。(相比之下,表面看上去被海洋覆盖的地球,含水重量仅为0.02%。)
哈佛大学地球与行星科学系博士后Li Zeng(该研究的领导者)在一份声明中说:“我们的数据表明,在所有已知的比地球大的系外行星中,大约有35%的行星应该富含水分。意识到一定有这么多“水世界”,这真是一个巨大的惊喜。”
Zeng和他的同事分析了NASA(美国国家宇航天局)开普勒太空望远镜以及欧洲航天局Gaia宇宙飞船收集到的数据。开普勒太空望远镜已经发现了迄今为止已知的3800颗系外行星中的约70%。研究人员利用这些信息建立了一个模型来解释系外行星质量与其半径之间的关系。
“该模型的美妙之处在于它解释了构成与这些行星的已知事实之间的关系,”Zeng说道,他于周五(8月17日)在Goldschmidt会议上展示了这一结果,这是一次备受瞩目的年度地球化学会议。
该团队的模型表明,大约是地球1.5倍或更小的系外行星往往是由岩石构成的,而稍大一些的通常是水构成的。(另一级别大小的行星主要是气态的。例如,海王星,太阳系中最小的气体巨星,比地球宽4倍。
但这些外星水世界并不单是宛如被水淹没的地球复制版。
“这是水,但不是地球上常见的水,”Zeng说。“它们的表面温度预计在200到500摄氏度(390到930华氏度)范围内。它们的表面可能被水蒸气所笼罩,下方液态水层。再往星球深处探究,你会发现这些水在坚硬的岩石中是以高压冰的形式存在。”
Zeng补充说,NASA今年4月发射的凌日系外行星勘测卫星(TESS)可能会发现很多这样的水世界。NASA价值89亿美元的詹姆斯韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)定于2021年升空,该望远镜或许能描绘出其中一些星球的大气特征。
麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)行星科学家、TESS副科学主任Sara Seager在同一份声明中说:“想到这个神秘的、中等大小的系外行星可能是蕴含着大量水的水世界,就非常令人感到惊讶。”
没有参与这项研究的Seager补充说:“希望未来的大气观测--厚厚的水蒸汽大气--能够支持或反驳新的发现。”