水世界的系外行星比我们想象中更常见

一项研究有关围绕红矮星运行的系外行星显示，我们可能错过了一群「水世界」的天体，即是行星中有高达50%是由水所组成。 然而并非所有这些行星都全部由液体海洋所覆盖。

芝加哥大学的天文学家拉非·卢克（Rafael Luque）估计，大部分的水份会以水合矿物质的形式结合在一起。 他表示，这么多水世界围绕银河系中最常见的天体类型运行的证据令人惊讶，这个发现对寻找适居行星产生巨大的影响。

我们用肉眼看不到的红矮星，但这些恒星数量惊人。 据估计，银河系中73%的恒星由红矮星组成。 它们的质量最多只有太阳的一半，由于低核融核速率，使到它们的寿命是所有恒星中最长。

宇宙只有一百三十八亿年的历史，还不足以让红矮星活到完整的一千亿年寿命。 因为它们很暗，因此，在红矮星周围寻找系外行星是很困难的。 目前在5，084颗已经证实的系外行星中，只有一小部分是在红矮星周围发现。

天文学家主要观察两种信号来确定系外行星的特征。 第一种是当绕行的系外行星从地球和它的母恒星之间经过时，恒星光线会有规律微弱变暗。 第二种是母恒星与系外行星互绕时，母恒星时而远离时而靠近观测者，造成光波长会细微的增加或缩短。

利用这些数据及恒星到地球的距离（可得知它发出多少光），就可测量这颗系外行星的半径和质量，并得出它们的密度，便可以推断组成的性质。 低密度意味着系外行星有大量的大气层，如气态巨行星。 高密度意味着岩石世界，如地球、金星或火星。

天文学家对四十三颗绕红矮星运行的系外行星进行密度研究。 这些系外行星分为两类：岩石系外行星和大气层厚的气体行星。 但研究团队发现奇怪的第三类：系外行星密度是介于气态行星和岩质行星之间。

得到的结论是，这些系外行星的岩石成分和一些较轻的物质混合在一起，比如水。 但是这些行星离母恒星太近了，表面不可能有液态水。 这些行星比较像木卫三，大约一半是岩石，一半是水，水隐藏在岩石和冰壳下。 或者如同月球，水分子和矿物质结合在一起。 如果这个结论是正确的，意谓，这些行星必须在离母恒星更远的地方形成，然后向内迁移到现在的位置。

不过在没有进一步证据之前，目前不可能做出有利于这种模式的判决。

【图：欧洲南方天文台; 文：节录自台北市立天文科学教育馆网页】研究全文刊登在2022年9月8日出版的《科学》期刊; 标题是：Density， not radius， separates rocky and water-rich small planets orbiting M dwarf stars

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