2017年，一個(gè)國際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)宣布了一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)。根據(jù)多年的觀察，他們發(fā)現(xiàn)TRAPPIST-1系統(tǒng)(一個(gè)M型紅矮星位于距地球40光年的地方)包含不少于七個(gè)巖石行星。同樣令人興奮的是，在恒星的宜居區(qū)域(HZ)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了這三個(gè)行星，而且該系統(tǒng)本身已有80億年的時(shí)間發(fā)展著生命化學(xué)。

同時(shí)，這些行星緊緊圍繞一顆紅矮星繞行的事實(shí)引起了人們對(duì)這三個(gè)行星能否維持大氣層或液態(tài)水很長(zhǎng)時(shí)間的懷疑。根據(jù)國際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)的最新研究，這全都?xì)w結(jié)為行星形成的碎片盤的組成以及彗星之后是否會(huì)分布水。

負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的小組由馬克斯·普朗克天文研究所(MPIA)的塞巴斯蒂安·馬里諾(Sebastian Marino)領(lǐng)導(dǎo)，成員包括劍橋大學(xué)，沃里克大學(xué)，伯明翰大學(xué)，哈佛·史密森尼大學(xué)天體物理學(xué)中心(CfA)和MPIA。描述其發(fā)現(xiàn)的研究最近發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上。

關(guān)于太陽系的形成方式，天文學(xué)家普遍認(rèn)為，它是在46億年前由氣體，塵埃和揮發(fā)物星云形成的(又名星云假說)。該理論認(rèn)為，這些元素首先在中心合并，然后經(jīng)歷重力塌陷以產(chǎn)生太陽。隨著時(shí)間的流逝，其余的物質(zhì)在太陽周圍形成了一個(gè)圓盤，最終吸積形成了行星。

在太陽系的外圍，地層中遺留的物體落入一條包含大量類冰類生物的大帶中，也稱為柯伊伯帶。根據(jù)后期轟炸理論，水被無數(shù)的彗星和冰冷的物體從地帶中撞出并向內(nèi)投射，將水分配到地球和整個(gè)太陽系。

如果TRAPPIST-1系統(tǒng)具有自己的柯伊伯帶，則有理由認(rèn)為也涉及類似的過程。在這種情況下，重力擾動(dòng)會(huì)導(dǎo)致物體從傳送帶上被踢出，然后朝著七個(gè)行星行進(jìn)，以在其表面沉積水。結(jié)合適當(dāng)?shù)拇髿鈼l件，恒星HZ中的三個(gè)行星表面可能已經(jīng)有足夠的水。

正如Marino博士通過電子郵件向《今日世界》解釋的那樣：“皮帶的存在表明系統(tǒng)中有大量的揮發(fā)物和水。該容器通常位于系統(tǒng)的較冷區(qū)域之外，但是存在不同的地方這些過程可能會(huì)將一部分富含水的物質(zhì)帶到HZ行星附近并傳遞其內(nèi)容。找到彗星帶表明該水庫首先存在。”

TRAPPIST-1行星中的三個(gè)-TRAPPIST-1e，f和g-駐留在其恒星所謂的“宜居帶”中。CreditL NASA / JPL

然而，馬里諾博士也指出了一個(gè)警告，即今天的恒星周圍沒有這樣的皮帶并不能證明一個(gè)系統(tǒng)將沒有足夠的水來維持生命。經(jīng)過數(shù)十億年的演化，擁有動(dòng)態(tài)傳輸帶的系統(tǒng)完全有可能最初失去它們。由于皮帶自然會(huì)隨著時(shí)間的推移變得不那么笨重和明亮，因此它們也可能變得太微弱而無法檢測(cè)到。

為了尋找圍繞TRAPPIST-1系統(tǒng)的exo-Kuiper地帶的跡象，研究小組依靠了阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)收集的數(shù)據(jù)。該陣列以檢測(cè)靈敏度高的紅外和無線電波長(zhǎng)之間的電磁輻射的物體而聞名。

這使ALMA可以觀察到表征碎屑帶的塵埃和揮發(fā)性元素(如一氧化碳)。它們通常太微弱，看不到可見光，但由于它們從各自的恒星吸收的熱量而發(fā)出熱輻射。盡管ALMA很靈敏，但該團(tuán)隊(duì)沒有發(fā)現(xiàn)在TRAPPIST-1周圍存在庫伊珀帶的證據(jù)。

馬里諾博士說：“不幸的是，我們沒有在TRAPPIST-1周圍發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)，但我們的上限使我們可以排除該系統(tǒng)最初在與柯伊伯帶相近的距離上有一團(tuán)巨大的大彗星帶。”“盡管有可能系統(tǒng)確實(shí)是由這樣的皮帶形成的，但由于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性而被完全破壞。”