水蒸气在系外行星中很常见，但比预期的要少

由剑桥大学领导的一个研究小组利用19颗系外行星的大气数据，对它们的化学和热性质进行了详细的测量。研究中的系外行星在大小上跨度很大，从近10个地球质量的“迷你海王星”到600多个地球质量的“超级木星”，温度从近20°C到2000°C以上。与太阳系中的巨型行星一样，它们的大气富含氢，但它们围绕不同类型的恒星运行。

一个艺术家对一颗巨大的系外行星围绕其恒星运行的印象。资料图：阿曼达·史密斯

研究人员发现，虽然水蒸气在许多系外行星的大气中很常见，但其含量却出乎意料地低于预期，而在一些行星中发现的其他元素的含量与预期相符。这项研究成果是太阳系外行星大气化学成分五年研究计划的一部分，发表在《天体物理学快报》上。
剑桥大学天文学研究所的项目负责人Nikku Madhusudhan博士五年前首次测量了巨型系外行星的低水蒸气丰度，他说：“我们看到了外星世界化学模式的最初迹象，我们也看到了它们在化学成分方面的多样性。”。

研究小组报告了19颗行星中14颗的水蒸气丰度，以及6颗行星中钠和钾的丰度。他们的研究结果表明，与其他元素相比，氧的消耗是存在的，并为这些系外行星的形成提供了化学线索，而这些系外行星是如何在没有大量冰的情况下形成的。Madhusudhan说：“在围绕各种恒星运行的大范围行星的大气中看到如此低的水丰度是令人难以置信的。”。

这项研究的主要作者、天文学研究所的博士生路易斯·韦尔班克斯说：“考虑到我们还不能对太阳系中的巨行星，包括最近的气态巨行星木星，测量这些化学物质在外行星大气中的丰度，这是一件不同寻常的事情。”。

各种各样的测量木星大气中水分的努力，包括美国航天局目前的朱诺任务，都证明是具有挑战性的。韦尔班克斯说：“由于木星是如此寒冷，它大气中的任何水蒸气都会凝结，因此很难测量。”。“如果发现木星的水丰度如预测的那样丰富，那就意味着它的形成方式与我们在当前研究中所观察到的系外行星不同。”

马德胡苏丹说：“我们期待在未来的研究中增加我们星球样本的规模。“不可避免地，我们希望能找到当前趋势的异常值以及其他化学品的测量值。”这些结果表明，不同的化学元素不能再假设在行星大气中同样丰富，这对一些理论模型的假设提出了挑战。马德胡苏丹说：“鉴于水是我们地球上可居住性概念的一个关键组成部分，了解在地球以外的行星系统中能找到多少水是很重要的。”。

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