5顆遙遠系外行星大氣中發現水氣信號

新浪科技訊 北京時間12月5日消息，據美國宇航局官方網站報導，借助哈勃空間望遠鏡的強大觀測能力，兩個科學家小組在5顆遙遠的系外行星大氣中檢測到水的微弱信號。

事實上在此之前便已經有報告稱在一部分圍繞其它恆星運行的系外行星大氣中檢測到水氣信號。但這是首次獲得對這種信號的可靠測量並對不同系外行星大氣中的此類信號進行對比。

這5顆被檢測出水氣信號的系外行星分別是WASP-17b, HD209458b, WASP-12b, WASP-19b 和 XO-1b，它們都圍繞距離我們較近的恆星運行。這5顆行星大氣中的水氣信號強弱不一。WASP-17b擁有明顯膨脹的大氣層，而HD209458b則顯示出最明顯的信號。其它3顆行星WASP-12b, WASP-19b 和 XO-1b的大氣中也同樣被檢出水氣信號。

美國宇航局戈達德空間飛行中心行星科學家，艾維·孟德爾(Avi Mandell)表示：“我們確信在多顆系外行星的大氣中檢測出了水氣信號。這項研究開啟了一扇大門，讓我們得以比較在不同類型系外行星的大氣中水量的多寡，比如溫度較高或是溫度較低的行星。”孟德爾同時也是發表於《天體物理學報》上有關此項發現的論文第一作者。

這項研究實際上也是一項旨在對系外行星大氣開展統計調查工作的一部分，這一工作由美國馬裏蘭大學的德雷克·戴明(L. Drake Deming)負責。這兩個小組均使用了哈勃空間望遠鏡的廣角相機3號對這些行星大氣中的吸收信號進行細緻分析。這次的觀測波段主要集中於紅外波段，因為如果這些行星大氣中的確存在水氣成分，那麼其光譜吸收信號應當出現在這一波段位置。研究小組對獲得光譜的形態和強度進行了解譯，結果顯示這些行星大氣的光譜中含有水氣信號。這項工作也證明了哈勃望遠鏡在開展系外行星研究時的重要意義。

戴明的研究組在9月10日一篇刊載於同一雜誌上的論文中表示：“要想檢測一顆系外行星大氣的光譜信號是極其困難的。”正因為如此，戴明的研究組開發了一種新的技術手段延長了望遠鏡的曝光時間，這樣做可以增強信號強度，從而更有利於對其進行探測。

檢測結果得到的水氣信號均弱於預期，科學家們認為這可能是由於水氣信號受到了大氣中霧霾或塵埃層的阻隔。霧霾的存在可以削弱所有其他光譜信號，就像是在濃霧天拍的照片都模糊不清一樣。與此同時，霧霾對水氣和其他重要分子光譜生的影響也會顯示不同的特徵。

這5顆系外行星都屬於熱木星類型，它們是巨大的氣態巨行星，但非常靠近恆星。起先研究人員們對於這5顆行星大氣中似乎都存在霧霾感到非常驚訝。但隨后戴明和孟德爾均指出，其它研究者同樣也發現在其它系外行星大氣中存在霧霾現象。

美國加州理工學院的希特·諾特森(Heather Knutson)是戴明論文的合著者，他表示：“這些研究，加上哈勃望遠鏡開展的其它觀測工作，都向我們證明了一點，那就是：在很大一部分天體上的水的信號都出現了被削弱甚至是完全消失的情況。這就證明在熱木星類型的系外行星上，大氣中出現多雲或是霧霾現象應當是非常普遍的。”

哈勃空間望遠鏡的廣角相機3號是少數幾台有能力觀察數萬乃至數十萬億公里外遙遠系外行星大氣狀況的設備。並且，只有當這些系外行星恰好在穿過它們所圍繞運行的恆星前方時才有可能進行這樣的觀測，這是一項極具挑戰性的工作。天文學家們可以通過觀察光譜中的哪些部分被吸收，哪些部分順利通過來判斷行星大氣中的成分組成。(晨風)