首次在一顆像太陽(yáng)一樣的年輕恒星周?chē)l(fā)現(xiàn)水

幾十年來(lái)，人們認(rèn)為水在太陽(yáng)系歷史的早期就普遍存在于太陽(yáng)系的外圍，有彗星和小行星將水分輸送到地球和內(nèi)行星在后期重炮轟炸時(shí)期大約 40 億年前。

柯伊伯帶（太陽(yáng)系外層的“冰凍體”環(huán)）等地的大量冰層支持了這一觀(guān)點(diǎn)。然而，在有可能在形成的早期階段研究太陽(yáng)系外系統(tǒng)之前，這一假設(shè)無(wú)法得到檢驗(yàn)。

感謝 JWST，科學(xué)家們終于有了確鑿的證據(jù)證明這個(gè)理論是正確的。根據(jù)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的最新一項(xiàng)研究約翰霍普金斯大學(xué)（JHU） 中，太空望遠(yuǎn)鏡在圍繞 HD 181327 運(yùn)行的碎片盤(pán)中檢測(cè)到水冰，HD 是一顆距離地球 155 光年的類(lèi)太陽(yáng)恒星。

這個(gè)系統(tǒng)只有 2300 萬(wàn)年的歷史，與太陽(yáng)系相比相當(dāng)年輕（46 億年，而且還在增加！因此，星星被原行星盤(pán)這還沒(méi)有合并形成一個(gè)行星系統(tǒng)。研究如此年輕的恒星可以讓天文學(xué)家觀(guān)察到一個(gè)仍然在形成的早期階段.

正如約翰霍普金斯大學(xué)助理研究科學(xué)家、該研究的主要作者陳?ài)圃谧罱?NASA 上所說(shuō)新聞稿:

“韋伯望遠(yuǎn)鏡不僅明確地檢測(cè)到了水冰，還檢測(cè)到了結(jié)晶水冰，這種水冰也存在于土星的光環(huán)和我們太陽(yáng)系柯伊伯帶中的冰天體。水冰的存在有助于促進(jìn)行星的形成。冰冷的物質(zhì)最終也可能被'輸送'到類(lèi)地行星上，這些行星可能在這樣的系統(tǒng)中形成幾億年。

研究人員181327使用 JWST 的近紅外光譜儀（NIRSpec） 的化學(xué)證據(jù)，它揭示了系統(tǒng)碎片盤(pán)外側(cè)水的明顯化學(xué)痕跡。

正如預(yù)測(cè)的那樣，該系統(tǒng)的大部分水冰是在外層碎片環(huán)中發(fā)現(xiàn)的，占其質(zhì)量的 20% 以上。與柯伊伯帶一樣，水也以 '骯臟的雪球' – 冰與細(xì)小的塵埃顆粒相結(jié)合。

研究人員看得越近，他們發(fā)現(xiàn)的水就越少。從圓盤(pán)邊緣進(jìn)入的一半物質(zhì)中只有 8% 由冰組成，在系統(tǒng)中心幾乎沒(méi)有檢測(cè)到。這可能是由于恒星紫外線(xiàn)輻射的蒸發(fā)，盡管也有可能有相當(dāng)數(shù)量的水被鎖在巖石和小行星中。

由于水冰嚴(yán)重影響年輕恒星周?chē)行堑男纬?，因此研究結(jié)果為研究人員研究控制太陽(yáng)系發(fā)展的過(guò)程提供了新的機(jī)會(huì)。他們還證實(shí)了 NASA 的斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡暗示了它在 2008 年觀(guān)測(cè)到這個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間。

“25 年前，當(dāng)我還是一名研究生時(shí)，我的導(dǎo)師告訴我碎片盤(pán)中應(yīng)該有冰，但在韋伯望遠(yuǎn)鏡之前，我們沒(méi)有足夠靈敏的儀器來(lái)進(jìn)行這些觀(guān)察。”說(shuō)太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所 （STScI） 的副天文學(xué)家、該研究的合著者 Christine Chen。

“最引人注目的是，這些數(shù)據(jù)看起來(lái)與望遠(yuǎn)鏡最近對(duì)我們太陽(yáng)系中柯伊伯帶天體的其他觀(guān)測(cè)相似?！?/p>

韋伯的觀(guān)察還揭示了在恒星和它的碎片盤(pán)之間有一個(gè)寬闊的、無(wú)塵的間隙。離恒星更遠(yuǎn)的地方，碎片盤(pán)看起來(lái)類(lèi)似于柯伊伯帶，那里居住著無(wú)數(shù)骯臟的雪球和小行星。此外，柯伊伯帶仍然發(fā)生碰撞，該團(tuán)隊(duì)也注意到了 HD 181327。

“HD 181327 是一個(gè)非?；钴S的系統(tǒng)，”說(shuō)陳?！八乃槠P(pán)中經(jīng)常發(fā)生碰撞。當(dāng)這些冰冷的物體碰撞時(shí)，它們會(huì)釋放出微小的塵土飛揚(yáng)的水冰顆粒，這些顆粒的大小正好適合韋伯探測(cè)。

有了這些觀(guān)測(cè)結(jié)果，天文學(xué)家將繼續(xù)尋找水冰和碎片盤(pán)，以便使用 JWST 和其他下一代望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行近距離觀(guān)察，其中一些望遠(yuǎn)鏡即將發(fā)射。

研究這些積極形成的行星系統(tǒng)將為行星形成模型提供信息，并為我們的太陽(yáng)系是如何形成的提供新的視角。

該團(tuán)隊(duì)的結(jié)果是發(fā)表在日志中自然界.

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