观测数载，系外行星充满生命之源，数据背后，隐秘的世界浮出水面

天文学家发现奇异的双子系外行星可能是“水世界”

根据最新研究，两颗由退役的NASA“开普勒”太空望远镜发现的行星也许多半由水构成。

这两颗系外行星被称为开普勒-138c和开普勒-138D，它们位于天琴座，围绕着一颗距地球218光年的恒星旋转。2014年，来源于开普勒太空望远镜的数据激发了科学家们的兴趣。他们决定利用哈勃太空望远镜和现已退役的NASA斯皮策太空望远镜再次探访这两颗行星，希望能够更加了解这些遥远的世界和它们的构成。令人惊讶的是，它们大半是水。

“我们曾经以为，这两个比地球略大一点的行星是由金属与岩石构成的大球——就像放大版的地球那样，这也就是为什么我们把它们叫做’超级地球’。“比约恩·本尼克，来自加拿大蒙特利尔大学的行星天体物理学家，与该研究的一位共同作者，在一份声明中说道。

“然而，现在我们发现，开普勒138C和D这两颗行星非常地不同：构成它们体积的物质，可能有很大一部分是水。“他说，”这是我们第一次观测到可以被确认为’水世界’——一种长久以来被天文学家们假设存在的行星类型——的系外行星。”

一位艺术家想象的拥有含水蒸汽大气的系外行星。（图片来源：ESA/哈勃，M. 科尔梅瑟）

天文学家们仍然不能确定这些行星是否真的富含水资源，他们仍然没有直接在那些世界上探测到水分的存在。然而，研究人员们可以计算出每个行星的密度：它们的体积大约是地球的三倍，质量却只有地球的两倍，这意味着它们的密度比我们的星球要低很多。

（两个星球之间极其相似，已经是一个令人惊讶的消息——科学家们曾经预计它们会非常不同）较低的密度显示，这两颗星球都有至少一半是由某种比构成气态巨行星的氢和氦更重，却比科学家们曾经预计到会发现的岩石更轻的材料构成——水或许是一种可能。

研究人员们认为，这两颗行星或许与外太阳系的冰卫星有些许相似，冰封的外壳下隐藏着液态水的海洋，包裹着岩石质的内核。然而，开普勒发现的这两颗行星将会比这些卫星炎热得多，只能发现极少的冰。

“想象一下放大版的欧罗巴或者恩克拉多思，环绕木星和土星运行的富含水源的卫星，然而离它们的恒星要近得多。”卡罗林·皮奥莱特，来自蒙特利尔大学的博士生，同时也是这项新研究的领衔作者，在声明中说道，“在开普勒-138c和开普勒138D的大气层中，温度很可能超过水的沸点，因此我们预计它们将会有厚重的水蒸气为主的大气。“

艺术家想象中的系外行星开普勒-138D，与地球对比。（图片来源：伯努埃特·古容，蒙特利尔大学）

（在这些水蒸气之下，科学家们认为那里也许会有液态水，甚至有可能是高温与重压之下，如同气体那样流动的液体水——这种状态被称为超临界液态。）

这两个奇异的星球并不是研究者们在哈勃和斯皮策的观测数据里发现的唯一惊喜。最初，天文学家们利用开普勒的观测结果找到了三颗行星，这一成果发表于2014年。本尼克对最外面的那颗星球——开普勒-138D——尤其感兴趣，并强调了哈勃与斯皮策在2014年到2016年之间的观测结果。

这些数据指出了第四个行星的存在，它将会被称为开普勒-138E。那将是一个每38天绕恒星运行一次的小小世界，它与恒星的距离足以允许液态水在表面上存在，这名科学家说。（开普勒-138B 和C 的轨道周期分别是10天和14天。）

与此同时，额外的观测表明最内侧的行星，开普勒-138B，体积与火星相当，这将使它成为科学家们发现并记录的超过5000颗系外行星中最小的成员之一。

研究人员们希望，开普勒-138们不会是最后一个带来此类谜题的行星。“当我们的设备与技术足够灵敏，足以发现并研究距离它们的恒星更加遥远的星球，我们也许会找到更多类似开普勒-138C和D的水世界。“本尼克说道。

相关知识：

系外行星，或太阳系外行星，是位于太阳系之外的行星。有记载的系外行星存在的证据最早可以追溯到1917年，然而在当时并没有被识别。第一个被探测到的系外行星于1992年被确认。另一颗早在1988年就被探测到的行星，则直到2003年才被确认。截止到2022年12月1日，已经有5284颗系外行星被确认存在，它们分属于3899个行星系统，其中有847个系统有超过一颗行星。

开普勒太空望远镜是NASA的一个已退役的空间望远镜，发射于2009年，旨在寻找绕其他恒星运行的地球大小的行星。这个以天文学家约翰尼斯·开普勒命名的太空飞行器被发射到一个与地球同步的日心轨道上以执行其任务，由威廉·J·伯鲁奇担任其总研究人员。工作了九年半之后，望远镜的反应系统耗尽了燃料。2018年10月30日，NASA宣布它已经退役。