一顆垂死的恒星在它的宇宙死亡床上耗盡了燃料，進入了被稱為白矮星的最后一個恒星階段。恒星自身坍縮，巨大的引力牽引撕碎了它的軌道行星，并吸走了它們的碎片。通過觀察距離地球約200到665光年的六顆白矮星，科學(xué)家們對這些曾經(jīng)圍繞著垂死恒星公轉(zhuǎn)的系外行星進行了“解剖”，發(fā)現(xiàn)它們與地球、火星和太陽系中其他巖石行星有一些基本的相似之處。

恒星演變過程

       一篇發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的文章首次對系外行星的地質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了詳細(xì)研究。研究人員發(fā)現(xiàn)這些行星的化學(xué)成分與地球非常相似，這表明我們很有可能在太陽系之外找到其他宜居星球。

恒星坍縮

       這項研究背后的具體參數(shù)是由第一作者亞歷山德拉·多伊爾和共同作者愛德華·楊提出的，前者是加州大學(xué)洛杉磯分校地球化學(xué)和天體化學(xué)專業(yè)的研究生，后者是加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校地球化學(xué)和宇宙化學(xué)教授。

       “我們發(fā)現(xiàn)，其他行星系統(tǒng)中的巖石與我們在太陽系中發(fā)現(xiàn)的巖石非常相似，”多伊爾說，“盡管團隊已經(jīng)預(yù)料到了這些結(jié)果，但是能夠第一次證明它仍然是令人欣喜的。”

圖解：白矮星

       楊說：“我們研究這些白矮星的巖石已經(jīng)有很長一段時間了，而且也發(fā)現(xiàn)了很多共性，所以我們會這么猜想。”

       為了證明假設(shè)，多伊爾和楊的團隊觀察了一顆白矮星大氣中的化學(xué)元素。除了氫、氦這兩種普遍存在于白矮星中的元素外，還有包括硅、鎂、碳、氧等其他元素。所有這些元素都可能來自于曾經(jīng)環(huán)繞該白矮星運行的系外行星。

       但或許這項研究所揭示的最重要的共性是：這些白矮星與太陽系的巖石行星一樣，存在著氧化鐵。地球和火星的巖石中含有高水平的氧化鐵，這會影響行星的大氣、核心和表面的巖石層。

       如果系外行星上的巖石與地球一樣具有相同的氧化水平，這就意味著這些外星世界可能具有與地球相同的生命構(gòu)成要素，例如行星核心的密度。

       今年系外行星學(xué)界大放異彩，諾貝爾物理學(xué)獎頒給了1995年首次發(fā)現(xiàn)系外行星的學(xué)者，而在學(xué)界又探測到了類地系外行星中的水蒸氣。

       “系外行星研究的終極目標(biāo)是找到可能適合人類居住的類地行星，”楊說。“所以，任何能夠證明太陽系巖石行星的形成過程也發(fā)生在其他系統(tǒng)中的研究都將用來回答這樣一個問題:在太陽系之外還有其他適合我們?nèi)祟惥幼〉男乔騿?”

       白矮星可以為這些系外行星研究提供一種詳細(xì)而獨特的方法。

       多伊爾說:“對于太陽系中的行星來說，這可能是一個混亂的過程，那些白矮星周圍的天體會被送入非常奇怪的軌道，有時這些物體還會擊中白矮星。”

       因此，通過分析白矮星的組成，研究小組也分析了被它們撕碎的行星的組成。

       楊解釋說：“在其中六顆白矮星附近觀察到的巖石系外行星的化學(xué)組成可以應(yīng)用于其他類似的系統(tǒng)。但是沒有根本的理由說明為什么圍繞這些白矮星運行的行星會有某種程度上的偏向，我期望我們是正在研究一些典型的行星系統(tǒng)。”

       多伊爾說:“幸運的是，我們可以對這些天體進行比之前更為詳細(xì)的地球化學(xué)研究。”

       該論文摘要:氧逸度是一種巖石氧化指標(biāo)，會影響行星的結(jié)構(gòu)和演化。太陽系中大多數(shù)巖石天體都是在氧逸出區(qū)形成的，其密度比太陽組件中富含氫的氣體高約5個數(shù)量級。目前還不清楚在其他行星系統(tǒng)中，太陽系中的巖石氧化是否典型。我們利用在六顆受巖石體堆積污染的白矮星中觀察到的元素豐度來測定這些系外巖石體中氧化鐵的含量，從而求得它們的氧逸度，結(jié)果與地球、火星和太陽系中典型小行星的氧逸度一致，這表明至少有一些巖石系外行星在物理和化學(xué)成分上與地球相似。