IT之家 4 月 13 日消息，科學(xué)家證實(shí)，一顆系外行星的化學(xué)成分與其宿主恒星高度一致，這驗(yàn)證了關(guān)于行星形成與演化的一個(gè)核心假設(shè)。

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，巨型系外行星 WASP-189b 的化學(xué)成分與其母星高度吻合，首次直接證實(shí)了天體生物學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵理論。

這一突破性發(fā)現(xiàn)，源于人類首次在行星大氣中同時(shí)探測到氣態(tài)鎂和硅。研究人員借助雙子座南望遠(yuǎn)鏡完成了此次觀測，該望遠(yuǎn)鏡隸屬于國際雙子座天文臺(tái)，由美國國家科學(xué)基金會(huì)提供部分資金，并由基金會(huì)下屬的國家光學(xué)紅外天文研究實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)運(yùn)營。

據(jù)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(gòu)成巖石的元素汽化，這也使其成為光譜分析的理想觀測對(duì)象 —— 光譜分析可將光線分解為不同波長，從而識(shí)別天體的化學(xué)特征。

該研究由亞利桑那州立大學(xué)研究生豪爾赫 · 安東尼奧 · 桑切斯領(lǐng)銜，聯(lián)合一支國際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)共同完成。他們利用安裝在智利雙子座南望遠(yuǎn)鏡上的高分辨率沉浸光柵紅外光譜儀，對(duì) WASP-189b 進(jìn)行觀測，這臺(tái)設(shè)備讓他們得以同時(shí)測量行星大氣中的鎂和硅含量。

結(jié)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(gè)直接證據(jù)，支撐了長期以來關(guān)于行星形成的理論假設(shè)，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(yuǎn)鏡與突破性觀測

美國國家科學(xué)基金會(huì)國家光學(xué)紅外天文研究實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目主任克里斯 · 戴維斯表示：“這些發(fā)現(xiàn)彰顯了雙子座望遠(yuǎn)鏡的科研價(jià)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(yuǎn)鏡的尖端設(shè)備，此類發(fā)現(xiàn)才成為可能?！?/p>

科學(xué)家認(rèn)為，像 WASP-189b 這樣的熱巨行星，其外層大氣的形成受誕生時(shí)所處的原行星盤影響。這些原行星盤由氣體和塵埃構(gòu)成，研究人員長期假設(shè)其化學(xué)成分與宿主恒星一致，因?yàn)槎呔醋酝黄请H物質(zhì)云。

在此之前，恒星與行星之間的這種化學(xué)成分關(guān)聯(lián)，僅在太陽系內(nèi)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(shí)。

恒星與行星化學(xué)成分關(guān)聯(lián)的首個(gè)實(shí)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(jù)。它通過可測量的數(shù)據(jù)，證實(shí)了恒星化學(xué)成分與用于形成行星的巖石物質(zhì)比例相匹配的推測?！?/p>

這一關(guān)聯(lián)不僅對(duì)解析行星形成機(jī)制意義重大，也關(guān)乎天體生物學(xué)研究 —— 該學(xué)科旨在探索支持生命存在的宇宙環(huán)境。通過分析恒星的化學(xué)成分，科學(xué)家可以估算其行星中造巖元素的豐度，而這些元素會(huì)直接影響行星的關(guān)鍵特征，比如磁場、板塊構(gòu)造，以及向大氣、海洋和土壤釋放生命必需化學(xué)物質(zhì)的過程。

對(duì)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(xué)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(zhǔn)測定鎂、硅等關(guān)鍵元素，而這兩種元素正是巖石行星形成的基礎(chǔ)物質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，為系外行星大氣研究打開了全新維度?！?/p>

未來通過多波段、高分辨率的持續(xù)觀測，將進(jìn)一步深化人類對(duì) WASP-189b 等系外行星大氣的認(rèn)知。相關(guān)研究將揭示遙遠(yuǎn)天體上存在的完整化學(xué)物質(zhì)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。