Trappist-1系外行星可能有太多的水来维持生命

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【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】亚利桑那州立大学和范德比尔特大学的一组研究人员发现了证据，表明围绕恒星Trappist-1的系外行星可能太湿，无法维持生命。在他们发表在《自然天文学》杂志上的论文中，该小组描述了利用先前的研究数据，集中于确定恒星行星的质量和直径来计算密度，然后利用计算机模拟每个行星可能的构造块。去年科学家们发现了Trappist-1星系——一颗红色的矮星，其周围环绕着7颗行星，它们的大小和地球差不多。这一发现引发了人们对一个或多个行星可能存在生命的猜测。这项新研究的研究人员对这样的推测泼了一盆冷水，认为所有的行星都有太多的水来维持生命。在对行星进行建模时，研究人员发现它们的水比地球的多，从质量的50%到10%。

模仿χ2拟合优度的群众TRAPPIST-1行星地球的半径的函数和相对水质量分数在wt %添加到系统中。图片版权：Nature Astronomy (2018) doi:10.1038/s41550-018-0411-6

相比之下，地球只有0.2%的水。如此多的水可能意味着没有裸露的陆地质量，这表明没有地球化学循环可以促进大气。另外，一个覆盖着很深的海洋的行星会经历极端的地幔压力，阻止岩石向上移动，这很可能导致滚雪球效应的失控。七颗行星被归类为岩态，这意味着它们不是气态的。另外其中三颗行星位于“宜居带”，但它们的恒星比我们的恒星要暗2000倍，这意味着最有可能维持生命的行星与它们的恒星非常接近。但这可能是一个问题，原因有二：一是它意味着行星很可能被潮汐锁住，导致一边总是太热而另一边太冷。此外众所周知，红矮星会发出大量的闪光，这可能会给附近行星上的生命带来厄运。

研究人员认为他们的研究结果也可能影响行星如何发展理论作为他们注意所有七个行星的Trappist-1系统位于“雪线”，但模型显示这种外行星可能随着时间的推移形成超越这条线和向内迁移。多个行星系统为探测系外行星组成、形成历史和潜在的可居住性提供了理想的实验室。对于TRAPPIST-1行星来说，行星半径是由过渡确定的，合理的质量估计来自于传输时间的变化，3和动力模型。TRAPPIST-1行星的低密度密度需要大量的挥发性物质。这里显示,使用mass-radius-composition模型TRAPPIST-1f和g可能包含大量(≥50 wt %)水/冰,TRAPPIST-1 b和c是明显干燥机(≤15 wt %)。

水质量分数的梯度意味着行星f和g在原始雪线外形成，而b和c在其内部形成。我们发现，与在雪线内形成的太阳系行星相比，trappi1 -1b和c含有数百个海洋。我们证明了在trappi1 -1系统中迁移的范围和时间尺度取决于行星形成的速度和原始雪线的相对位置。这项工作为了解我们太阳系的原行星盘与M矮星之间的差异提供了一个框架。我们的研究结果提供了重要的洞见，包括不稳定的预算、行星形成的时间尺度和M矮星系的迁移史，可能是银河系中最常见的行星宿主类型。