水對于我們所知的生命至關重要。然而，水是如何到達地球的，以及同樣的過程是否能為環(huán)繞遙遠恒星運行的巖質系外行星播下種子，這些仍然是科學界爭論的話題。位于370光年之外的PDS 70行星系的新發(fā)現(xiàn)可能會讓這些爭論受益匪淺。這個恒星系統(tǒng)包括一個由氣體和塵埃組成的內盤和外盤，中間相隔50億英里（或80億公里），兩顆已知的氣體巨行星就位于這個空隙之中。
美國國家航空航天局（NASA）詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的中紅外儀器（MIRI）收集到的新數(shù)據(jù)探測到了該系統(tǒng)內盤的水蒸氣，距離恒星不到1億英里（1.6億公里）--這正是巖質陸地行星可能形成的區(qū)域。(值得注意的是，這是首次在一個已被證實擁有兩顆或更多原行星的圓盤的陸地區(qū)域檢測到水。
"我們曾在其他星盤中看到過水，但沒有在如此近距離和目前正在形成行星的系統(tǒng)中看到過水。在韋伯望遠鏡之前，我們無法進行這種測量，"第一作者、德國海德堡馬克斯-普朗克天文學研究所（MPIA）的朱莉婭-佩羅蒂（Giulia Perotti）說。
"這一發(fā)現(xiàn)極其令人興奮，因為它探測到了與地球類似的巖質行星通常形成的區(qū)域，"該論文的共同作者、馬克斯-普朗克天文學研究所所長托馬斯-亨寧補充說。亨寧是韋伯中紅外探測器（MIRI）的聯(lián)合首席研究員，該探測器進行了探測，他也是采集數(shù)據(jù)的MINDS（MIRI中紅外盤巡天）計劃的首席研究員。
利用韋伯中紅外光譜儀（MIRI）獲得的PDS 70的原行星盤光譜顯示了許多水蒸氣發(fā)射線?？茖W家們確定，水位于該系統(tǒng)的內盤，距離恒星不到1億英里--該區(qū)域可能正在形成巖質的類地行星。資料來源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）
PDS 70是一顆K型恒星，比太陽溫度低，估計年齡為540萬年。就具有行星形成盤的恒星而言，這顆恒星的年齡相對較大，因此水蒸氣的發(fā)現(xiàn)令人吃驚。
隨著時間的推移，行星形成盤中的氣體和塵埃含量會逐漸減少。要么是中心恒星的輻射和風將這些物質吹走，要么是塵埃長成更大的物體，最終形成行星。由于之前的研究未能在類似老化的星盤中心區(qū)域探測到水，天文學家懷疑水可能無法在嚴酷的恒星輻射中存活，從而導致形成巖石行星的環(huán)境變得干燥。
天文學家尚未在PDS 70的內盤中探測到任何正在形成的行星。不過，他們確實看到了以硅酸鹽形式存在的建造巖石世界的原材料。水蒸氣的探測意味著，如果巖質行星正在那里形成，那么它們從一開始就有水可用。
"我們發(fā)現(xiàn)了相對較多的小塵粒。結合我們對水蒸氣的探測，內盤是一個非常令人興奮的地方，"合著者、荷蘭拉德布德大學的倫斯-沃特斯（Rens Waters）說。
這些水的起源于哪里？
這一發(fā)現(xiàn)提出了水從何而來的問題。MINDS小組考慮了兩種不同的情況來解釋他們的發(fā)現(xiàn)。
一種可能是，水分子是在氫原子和氧原子結合時在我們探測到的地方形成的。第二種可能是，包裹著冰的塵埃粒子正從低溫的外盤被傳送到高溫的內盤，在那里水冰升華并變成水蒸氣。這種運輸系統(tǒng)將是令人驚訝的，因為塵埃必須穿過兩顆巨行星所形成的巨大空隙。
這一發(fā)現(xiàn)提出的另一個問題是，在恒星的紫外線照射下，任何水分子都會被擊碎，那么水是如何在如此靠近恒星的地方存活下來的呢？最有可能的是，周圍的物質如塵埃和其他水分子起到了保護作用。因此，在PDS 70內盤探測到的水可以在被破壞后存活下來。
最終，研究小組將使用韋伯望遠鏡的另外兩臺儀器--NIRCam（近紅外照相機）和NIRSpec（近紅外攝譜儀）來研究PDS 70系統(tǒng)，以求獲得更深入的了解。
這些觀測是第1282號保證時間觀測計劃的一部分。這一發(fā)現(xiàn)已發(fā)表在《自然》雜志上。
