关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续产出关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的报道。
地球要变成一个被海洋环绕、适宜居住的世界，首先必须经历一番撞击。一个广为接受的假设认为，冰冷的彗星和小行星撞击早期地球，从太阳系冰冷的外围区域为地球带来了水。
其他行星系统中类地岩石行星也可能通过相同的过程变得充满水分，但评估遥远的新生行星有多少冰可用一直具有挑战性。然而，借助欧洲航天局的赫歇尔空间天文台，天文学家们已经很好地观察了一个距离地球175光年的年轻恒星周围行星系统的种子，而且似乎有足够的水可以使用。
研究人员使用赫歇尔扫描了围绕着1000万年恒星 TW Hydrae 的原行星盘，这是可供研究的最近的原行星盘之一。（原行星盘是围绕年轻恒星旋转的尘埃和气体盘，它们可以在数百万年的时间里凝聚，就像太阳的星盘一样，形成类地行星和气体巨星。）天文学家在10月21日出版的《科学》杂志上报告称，他们从 TW Hydrae 的星盘中接收到微弱的水蒸气信号，他们推测这水蒸气来自更大的储水层。研究人员估计，星盘冰冷的外围部分可能包含足够的水，可以注满地球海洋数千次。
通常，探测遥远的水储藏受到地球自身大气中大量水蒸气的阻碍，地球大气中的水蒸气会模糊地面望远镜的视线。对于赫歇尔来说，这不是问题，赫歇尔是一个大型远红外/亚毫米波谱望远镜，它位于距离地球150万公里处，远在月球轨道之外。从其不受阻碍的有利位置，赫歇尔的光谱仪探测到少量水蒸气从 TW Hydrae 的尘埃原行星盘中散发出来，距离恒星大约 100 个天文单位，或地球与太阳距离的 100 倍。
在距离 TW Hydrae 如此遥远的地方存在水蒸气，这表明恒星的辐射与星盘中的冰之间存在相互作用。“我们知道，在这些距离上，温度非常低，应该会结冰，”主要研究作者米歇尔·霍格海德 (Michiel Hogerheijde)说，他是荷兰莱顿天文台的天文学家。但是，来自 TW Hydrae 的紫外线 (UV) 辐射应该会从原行星盘中冰冷的尘埃颗粒中释放出一些水分子，这个过程被称为光解吸。
在测量了光解吸产生多少水蒸气后，霍格海德和他的同事们能够大致估算出星盘中存在的冰量。“我们非常清楚这种光解吸过程的效率，”他说。“我们知道，我们需要一个相当于地球海洋数千倍的潜在储水层，才能产生这么少量的水蒸气。”
TW Hydrae 加入了少数已被发现含有某种形式水的早期行星系统的行列，这些水以热蒸气的形式存在于靠近恒星的地方，或者以冷冰的形式存在于外部原行星盘中。然而，在过去的这些案例中，“实际上很难量化存在多少水冰，”霍格海德说。“我们一直认为应该有大量的水冰，但我们就是不知道，因为没有数据。”
通过相对清晰地观察一个可以与我们自己的行星系统进行比较的行星系统，天文学家现在可以更自信地思考遥远的、充满水的世界的存在。因为如果 TW Hydrae 发展出岩石行星，那么行星系统外围应该有大量的冰冷残余物，为这些行星提供水，这与彗星和小行星可能在数十亿年前为地球提供水的方式非常相似。“如果为地球带来海洋的机制发生在这里，那么它也可能发生在其他太阳系中，”霍格海德说。