2017年，一個國際天文學家團隊宣布了一項重大發(fā)現(xiàn)。根據(jù)多年的觀察，他們發(fā)現(xiàn)TRAPPIST-1系統(tǒng)(一個M型紅矮星位于距地球40光年的地方)包含不少于七個巖石行星。同樣令人興奮的是，在恒星的宜居區(qū)域(HZ)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了這三個行星，而且該系統(tǒng)本身已有80億年的時間發(fā)展著生命化學。

同時，這些行星緊緊圍繞一顆紅矮星繞行的事實引起了人們對這三個行星能否維持大氣層或液態(tài)水很長時間的懷疑。根據(jù)國際天文學家團隊的最新研究，這全都歸結(jié)為行星形成的碎片盤的組成以及彗星之后是否會分布水。

負責這項研究的小組由馬克斯·普朗克天文研究所(MPIA)的塞巴斯蒂安·馬里諾(Sebastian Marino)領導，成員包括劍橋大學，沃里克大學，伯明翰大學，哈佛·史密森尼大學天體物理學中心(CfA)和MPIA。描述其發(fā)現(xiàn)的研究最近發(fā)表在《皇家天文學會月刊》上。

關(guān)于太陽系的形成方式，天文學家普遍認為，它是在46億年前由氣體，塵埃和揮發(fā)物星云形成的(又名星云假說)。該理論認為，這些元素首先在中心合并，然后經(jīng)歷重力塌陷以產(chǎn)生太陽。隨著時間的流逝，其余的物質(zhì)在太陽周圍形成了一個圓盤，最終吸積形成了行星。

在太陽系的外圍，地層中遺留的物體落入一條包含大量類冰類生物的大帶中，也稱為柯伊伯帶。根據(jù)后期轟炸理論，水被無數(shù)的彗星和冰冷的物體從地帶中撞出并向內(nèi)投射，將水分配到地球和整個太陽系。

如果TRAPPIST-1系統(tǒng)具有自己的柯伊伯帶，則有理由認為也涉及類似的過程。在這種情況下，重力擾動會導致物體從傳送帶上被踢出，然后朝著七個行星行進，以在其表面沉積水。結(jié)合適當?shù)拇髿鈼l件，恒星HZ中的三個行星表面可能已經(jīng)有足夠的水。

正如Marino博士通過電子郵件向《今日世界》解釋的那樣：“皮帶的存在表明系統(tǒng)中有大量的揮發(fā)物和水。該容器通常位于系統(tǒng)的較冷區(qū)域之外，但是存在不同的地方這些過程可能會將一部分富含水的物質(zhì)帶到HZ行星附近并傳遞其內(nèi)容。找到彗星帶表明該水庫首先存在。”

TRAPPIST-1行星中的三個-TRAPPIST-1e，f和g-駐留在其恒星所謂的“宜居帶”中。CreditL NASA / JPL

然而，馬里諾博士也指出了一個警告，即今天的恒星周圍沒有這樣的皮帶并不能證明一個系統(tǒng)將沒有足夠的水來維持生命。經(jīng)過數(shù)十億年的演化，擁有動態(tài)傳輸帶的系統(tǒng)完全有可能最初失去它們。由于皮帶自然會隨著時間的推移變得不那么笨重和明亮，因此它們也可能變得太微弱而無法檢測到。

為了尋找圍繞TRAPPIST-1系統(tǒng)的exo-Kuiper地帶的跡象，研究小組依靠了阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)收集的數(shù)據(jù)。該陣列以檢測靈敏度高的紅外和無線電波長之間的電磁輻射的物體而聞名。

這使ALMA可以觀察到表征碎屑帶的塵埃和揮發(fā)性元素(如一氧化碳)。它們通常太微弱，看不到可見光，但由于它們從各自的恒星吸收的熱量而發(fā)出熱輻射。盡管ALMA很靈敏，但該團隊沒有發(fā)現(xiàn)在TRAPPIST-1周圍存在庫伊珀帶的證據(jù)。

馬里諾博士說：“不幸的是，我們沒有在TRAPPIST-1周圍發(fā)現(xiàn)這一點，但我們的上限使我們可以排除該系統(tǒng)最初在與柯伊伯帶相近的距離上有一團巨大的大彗星帶。”“盡管有可能系統(tǒng)確實是由這樣的皮帶形成的，但由于系統(tǒng)的動態(tài)不穩(wěn)定性而被完全破壞。”