天文学家首次在系外行星大气中探测到重水分子，这为了解遥远行星的形成和演化打开了新的窗口。
利用詹姆斯·韦伯太空望远镜观测热木星WASP-39b，由慕尼黑大学研究人员领导的一个团队识别出了氘化水同位素种HDO，其中一个氢原子被较重的同位素氘所取代。该结果于7月21日在arXiv上发表。
水的指纹
HDO是普通水的一种罕见变体，其相对于普通水的丰度编码了关于行星水的来源以及塑造它的过程的信息。在太阳系中，氘氢比变化极大：地球海洋约为1.6×10^-4，木星和土星更低，而彗星和小行星显示出更高的比率，追溯至早期太阳星云的条件。
在WASP-39b上，该团队测得水中的D/H比为4.0×10^-3，约为地球海洋的25倍，并显著高于太阳系所有气态巨行星。该值与在一些原恒星环境和太阳系内部天体上测得的比率重叠。
这意味着什么
这个升高的比率可能反映了两种情况之一，或两者的结合。WASP-39b可能在形成过程中从其系统的雪线之外吸积了富含氘的冰和岩石，这些物质随后混合到其可观测的大气中。或者，正在进行的大气过程，包括垂直输送、光化学和氢逃逸，可能使氘集中在韦伯望远镜观测的上层。
“这是首次在系外行星大气中测量水的同位素比率，”研究团队写道。这一探测表明，JWST具有识别稀有同位素种的灵敏度——这些常见分子的微妙化学变体携带着行星形成历史的印记。
WASP-39b是一颗距离地球约700光年的热木星，已成为系外行星大气科学的标杆天体。JWST此前已在其大气中探测到二氧化碳、二氧化硫和其他分子。HDO的探测为这颗太阳系外表征最彻底的系外行星增添了新的维度。
婷 翻译