绕着红矮星TRAPPIST-1运转的七个岩石行星具有非常相似的密度,这表明它们也可能具有相似的成分。TRAPPIST-1位于距离地球约40光年的地方,拥有7个岩石行星,它们的大小大约等于或小于地球,这是在单个星空岛中发现的最大的大约地球大小的行星。
较早的研究测量了TRAPPIST-1行星的质量和直径,发现它们是岩石或类似地球的陆地。然而,根据美国宇航局喷气推进实验室的一份声明,一项新的研究以更高的精度测量了岩石全球的密度,这表明所有行星的密度都比地球低了8%。
苏黎世大学的天体物理学家、该研究的合著者卡罗琳·多恩在声明中说:“夜空到处都是行星,只有在过去30年中,我们才能够揭开它们的奥秘。”“ TRAPPIST-1系统之所以令人着迷,是因为围绕着这颗太阳,我们可以了解单个系统内岩石行星的多样性。而且,我们也可以通过研究它的邻居来实际上了解一个行星,因此,该系统非常适合。”
研究人员可以通过寻找TRAPPIST-1轨道上的系外行星,方法是寻找当行星在其前方交叉时所产生的太阳亮度的下降(也称为过渡方法)。根据声明,这些观察结果与对行星轨道正时的测量相结合,使天文学家能够计算出每个行星的估计质量和直径。这些信息决定了每个全球的密度。
TRAPPIST-1行星的密度相似(科学家发现它们的相差不超过3%)可能意味着它们都包含构成大多数岩石行星的相同比例的材料,例如铁,氧,镁和硅。
但是,由于这些行星的密度比地球低约8%,因此它们的成分与我们的祖先行星不同。因此,新的研究提出了七个岩石系外行星的三个可能的内部。
一种可能的解释是,TRAPPIST-1行星的组成与地球相似,但铁含量较低,与地球的32%相比,约为21%。这意味着每个行星都有一个岩石表面,并且比地球具有更小的铁富集核心。
或者,由铁与较轻的元素(如氧气)混合而成的内部空间可能说明密度较低。在这种情况下,氧和铁会形成氧化铁或铁锈。额外的氧气会降低行星的密度。这项研究表明:反过来,也不会有像包括地球在内的许多其他岩石行星那样的实心铁芯。
最终,研究人员建议,每个行星的表面都可能被水覆盖,水甚至比锈还轻,这可以解释行星比地球密度低的真相。在这种情况下,行星将具有更大,更密集的铁心。
但是在第三种情况下,水将需要占TRAPPIST-1四个外行星总质量的5%。水仅占地球总质量的1%的十分之一。同时,三个TRAPPIST-1内部行星距它们的太阳太近,以至于地表水无法保持液态。取而代之的是,水会被汽化并像蒸汽一样保留在大气中,这意味着三个内行星将拥有像金星这样的高温稠密大气层。
但是,研究人员说:“鉴于所有七个行星的密度都非常相似,第三种情况不太可能发生,但是相对于它们靠近TRAPPIST-1而言,将需要不同比例的水。”美国宇航局的声明说:“对于所有七个行星,只要有足够的水以具有类似的密度,这是一个巧合。”
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