天文学家发现，新数据与主流的行星形成理论背道而驰

大自然正尝试从根本上告诉一些我们在现有的行星模型中没有考虑到的事

在2014年，科学家发现了宇宙中组成生命的关键要素之一——一颗大气中含有水蒸气的系外行星。我们现在知道这或许不足为奇，大多数系外行星的大气中都可能含有水蒸气，但是它的含量却难以探测。

现如今，一组科学团队发现尽管大多数系外行星的大气中确实含有水蒸气，但数量远远低于预期。相反，这些数据让现有行星系统形成的理论趋势得以颠覆——包括我们的太阳系。

这些发现是剑桥大学科学家尼库麦杜苏德汉五年来的工作顶峰。他们以像木星这样的气态行星是如何形成的展开了一场颇为激烈的讨论，并且提供了有助于进一步在宇宙中寻得蕴有丰富水资源的行星的数据。

麦杜苏德汉和他的团队从哈勃望远镜、斯皮策望远镜、智利的超大望远镜和西班牙的加那利大型望远镜获取了数据。他们着重研究了19颗系外行星，这些大小从“迷你海王星”、十个地球的重量，到“超级木星”、600个地球的重量。通过凌日光谱分析法，他们在14个行星的大气层中发现了水蒸气，在六颗行星的大气中发现了钠，在另外六颗行星上发现了钾。

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但是当他们看见丰富的水资源时，都处于极度震撼之中——要知道水在系外星系的大气中都是极度枯竭的。

这项发现在的《天文物理期刊》上被刊登而出。

尽管水无处不在，但却极为匮乏。

这项观察与现有的行星模型所提供的信息有着出入。多年来，基于我们对现有太阳系中行星的认识，科学家们预测行星上的元素与其宿主恒星上的是相对应的。如果二者由相同的材质形成的话，那么行星上的元素将会更为丰富。

麦杜苏德汉告诉美国未来科技娱乐新闻网，“在此基础上，主流理论认为氧气可能是所有行星大气层的元素中最为明显的。那是因为所有行星形成的固态物质中，水与冰是最为重要的，气态巨行星的大气中富含氢气，所以氧气会以水的形式存在。”

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“你可以在这些行星的大气中看见大量的水，但事实是，在所有我们可看见的行星中，水资源都明显的匮乏。” 麦杜苏德汉说道，“通过广泛的行星普查所产生的结果也让我们感到惊讶。这表明这是种一致的趋势，并不是一些异常的数据。”

“我认为大自然正尝试从根本上告诉一些我们在现有的行星模型中没有考虑到的事。”他说道，“也许在许多行星中，他们形成的时候并没有像我们所想的那样产生那么多的固体。”

“现如今行星形成的观点认为，行星是由原始星盘中的物质围绕其恒星旋转形成的。越大的行星，在其形成时也会产生更多的固体，而固体越多，也会有更多的水与冰。”

但事实可能并非如此。

麦杜苏德汉说道，“一种假设是，他们可能是在原始星盘的远处形成的，因为它足够远，以至于冰都凝结了，存在于氧气中的气体也非常贫乏。如果行星没有在原始星盘中长时间存留，它们便不会有时间去再生氧气，这也就造成了缺氧环境。”

“而底线则是，我们预期这些行星会以水冰的形式产生大量氧气，而这种预期是乐观的。”

这些数据对我们太阳系中行星的形成也有着深远影响。

太阳系中的水有多么稀缺？

新发现颠覆了行星化学以及行星是如何形成的的主流假设，但这些假设是立足于一些未完成的数据，科学家也只能从我们所发现的推断出这么多罢了。

“我们并不知道太阳系中氧气的富足程度。” 麦杜苏德汉说道，“部分原因是因为在极度寒冷的行星是很难去测量到水蒸汽的，像木星与其它气态行星。相反地，这些系外行星极为炽热——有些可以达到4500华氏度”。

“如果行星极为寒冷，那么它的水与氧气便会冻结，这使我们很难去发现它。” 麦杜苏德汉说道。相反，科学家认为，基于其它元素同样丰富的事实，氧气也应该同样富足。

这些数据并没有完全反驳这一理论——科学家们发现在系外行星的大气中，钠和钾和预期中的一样富足。但他们着重介绍了一种并非所有元素都是平等的思想——这意味着你并不能推断氧气或者其他物质，会像其它元素一样更为富余。

很快便会有更多答案，美国宇航局的朱诺探测器正积极地在木星大气中寻找水资源。

“如果朱诺在木星上的确找到了比预期还多的氧气，这将让我们知道那些系外行星的形成与太阳系大不相同。” 麦杜苏德汉说道，“相反，如果他发现水资源匮乏，那就更有趣了。”

“更大的样本也有助于解决这一激烈的争论。”他说，“这些发现只适用于气态行星，我们很难预测像地球一样的岩石行星水的丰富程度是否和预期相同，但如果低于预期的话我们也不会惊讶。”

“我们应该去寻找一些水资源丰富的行星”。他说，“无论朱诺号在木星上寻得了什么，数据都会说明一切，我们会学习到一些非常基础的东西。”

“这就是站在科学最前沿的乐趣，你可以看见这些支撑知识的支柱偶尔被动摇，系外行星就是这样的存在。” 麦杜苏德汉说道，“我们经常能看见我们对于太阳系或者行星系统的假设一次次无情地被自然检测，这不过是许多故事中的一点罢了。”

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. 徐言蹊- inverse

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翻译：天文志愿文章组-徐言蹊

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2.天文学名词

3.原文来自：https://www.inverse.com/article/61654-data-contradict-theory-exoplanet-formation-chemistry

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