科學家首次證實系外行星與宿主恒星化學成分一致

IT之家 4 月 13 日消息，科學家證實，一顆系外行星的化學成分與其宿主恒星高度一致，這驗證了關于行星形成與演化的一個核心假設。

天文學家發現，巨型系外行星 WASP-189b 的化學成分與其母星高度吻合，首次直接證實了天體生物學領域的一項關鍵理論。

這一突破性發現，源于人類首次在行星大氣中同時探測到氣態鎂和硅。研究人員借助雙子座南望遠鏡完成了此次觀測，該望遠鏡隸屬于國際雙子座天文臺，由美國國家科學基金會提供部分資金，并由基金會下屬的國家光學紅外天文研究實驗室負責運營。

據IT之家了解，WASP-189b 位于天秤座，距離地球近 320 光年（約 1.9 千萬億英里），被歸類為超熱木星。這類行星溫度極高，足以讓鎂、硅、鐵等構成巖石的元素汽化，這也使其成為光譜分析的理想觀測對象 —— 光譜分析可將光線分解為不同波長，從而識別天體的化學特征。

該研究由亞利桑那州立大學研究生豪爾赫 · 安東尼奧 · 桑切斯領銜，聯合一支國際天文學家團隊共同完成。他們利用安裝在智利雙子座南望遠鏡上的高分辨率沉浸光柵紅外光譜儀，對 WASP-189b 進行觀測，這臺設備讓他們得以同時測量行星大氣中的鎂和硅含量。

結果顯示，這顆行星的鎂硅比例與其宿主恒星完全一致。這是首個直接證據，支撐了長期以來關于行星形成的理論假設，也為研究系外行星的起源與演化開辟了新路徑。

雙子座望遠鏡與突破性觀測

美國國家科學基金會國家光學紅外天文研究實驗室項目主任克里斯 · 戴維斯表示：“這些發現彰顯了雙子座望遠鏡的科研價值，幫助我們解析太陽系周邊形形色色的系外行星特征。唯有依托雙子座望遠鏡的尖端設備，此類發現才成為可能。”

科學家認為，像 WASP-189b 這樣的熱巨行星，其外層大氣的形成受誕生時所處的原行星盤影響。這些原行星盤由氣體和塵埃構成，研究人員長期假設其化學成分與宿主恒星一致，因為二者均源自同一片星際物質云。

在此之前，恒星與行星之間的這種化學成分關聯，僅在太陽系內的研究中被間接推斷，從未在系外行星上得到直接觀測證實。

恒星與行星化學成分關聯的首個實證

桑切斯表示：“WASP-189b 為我們理解類地行星形成提供了亟需的觀測依據。它通過可測量的數據，證實了恒星化學成分與用于形成行星的巖石物質比例相匹配的推測。”

這一關聯不僅對解析行星形成機制意義重大，也關乎天體生物學研究 —— 該學科旨在探索支持生命存在的宇宙環境。通過分析恒星的化學成分，科學家可以估算其行星中造巖元素的豐度，而這些元素會直接影響行星的關鍵特征，比如磁場、板塊構造，以及向大氣、海洋和土壤釋放生命必需化學物質的過程。

對宜居性研究及未來探索的意義

該研究合著者、亞利桑那州立大學副教授邁克爾 · 萊恩稱：“我們的研究證明，地基高分辨率光譜儀能夠精準測定鎂、硅等關鍵元素，而這兩種元素正是巖石行星形成的基礎物質。這項技術的進步，為系外行星大氣研究打開了全新維度。”

未來通過多波段、高分辨率的持續觀測，將進一步深化人類對 WASP-189b 等系外行星大氣的認知。相關研究將揭示遙遠天體上存在的完整化學物質譜系，更深入地闡釋行星的形成、演化過程，以及其潛在的生命承載條件。