水世界的系外行星比我們想像中更常見

一項研究有關圍繞紅矮星運行的系外行星顯示，我們可能錯過了一群「水世界」的天體，即是行星中有高達50％是由水所組成。然而並非所有這些行星都全部由液體海洋所覆蓋。

芝加哥大學的天文學家拉非·盧克（Rafael Luque）估計，大部分的水份會以水合礦物質的形式結合在一起。他表示，這麼多水世界圍繞銀河系中最常見的天體類型運行的證據令人驚訝，這個發現對尋找適居行星產生巨大的影響。

我們用肉眼看不到的紅矮星，但這些恆星數量驚人。據估計，銀河系中73％的恆星由紅矮星組成。它們的質量最多只有太陽的一半，由於低核融核速率，使到它們的壽命是所有恆星中最長。

宇宙只有一百三十八億年的歷史，還不足以讓紅矮星活到完整的一千億年壽命。因為它們很暗，因此，在紅矮星周圍尋找系外行星是很困難的。目前在5,084顆已經證實的系外行星中，只有一小部分是在紅矮星周圍發現。

天文學家主要觀察兩種訊號來確定系外行星的特徵。第一種是當繞行的系外行星從地球和它的母恆星之間經過時，恆星光線會有規律微弱變暗。第二種是母恆星與系外行星互繞時，母恆星時而遠離時而靠近觀測者，造成光波長會細微的增加或縮短。

利用這些數據及恆星到地球的距離（可得知它發出多少光），就可測量這顆系外行星的半徑和質量，並得出它們的密度，便可以推斷組成的性質。低密度意味著系外行星有大量的大氣層，如氣態巨行星。高密度意味著岩石世界，如地球、金星或火星。

天文學家對四十三顆繞紅矮星運行的系外行星進行密度研究。這些系外行星分為兩類：岩石系外行星和大氣層厚的氣體行星。但研究團隊發現奇怪的第三類：系外行星密度是介於氣態行星和岩質行星之間。

得到的結論是，這些系外行星的岩石成分和一些較輕的物質混合在一起，比如水。但是這些行星離母恆星太近了，表面不可能有液態水。這些行星比較像木衛三，大約一半是岩石，一半是水，水隱藏在岩石和冰殼下。或者如同月球，水分子和礦物質結合在一起。如果這個結論是正確的，意謂，這些行星必須在離母恆星更遠的地方形成，然後向內遷移到現在的位置。

不過在沒有進一步證據之前，目前不可能做出有利於這種模式的判決。

【圖：歐洲南方天文台；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2022年9月8日出版的《科學》期刊；標題是：Density, not radius, separates rocky and water-rich small planets orbiting M dwarf stars