好消息：这些系外行星可能有水。坏消息：啊啊啊，水太多了。

去年，全世界看到了一个令人难以置信的恒星系统 TRAPPIST-1，该系统有七颗有趣的行星围绕其运行。在最初的观察中，研究人员乐观地认为，其中五颗行星的温度可能适合在其表面存在液态水，七颗行星中有三颗位于该恒星的宜居带内。

这尤其令人兴奋，因为哪里有水，哪里就可能有生命。在地球上，只要我们给它们加点水，生命就会蓬勃发展。但本周《自然天文学》杂志发表的一篇对这些湿润星球的更仔细的观察表明，它们可能被水淹没，以至于扼杀了任何生命的可能性。研究表明，即使一些生物确实成功进化，大量的水也可能使我们无法发现它们。

但是，经过多年的努力，我们终于在其他星球上找到了水的踪迹，为什么会有水量过大而无法生存的地方呢？让我们来一探究竟。

我们说的是真的，真的很湿

地球似乎是一个非常潮湿的地方。我们每天喝八杯水，我们的身体大约 60% 的体积是水。哎呀，水覆盖了地球表面约 71% 的面积。这是一个相当潮湿的世界，对吧？

与 TRAPPIST-1 上的大多数行星相比，情况并非如此。虽然地球似乎被水淹没，但一氧化二氢仅占地球质量的 0.02%。0.02 % 。其余的是岩石、金属、有机物质和地球上的其他一切。相比之下，TRAPPIST-1 周围的一些行星的水含量可能占其质量的 15%。甚至更多。

《自然天文学》论文作者使用的数据表明，在少数情况下，世界上某些地方的水含量可能达到 50%，但上个月发表的后续观测结果将这一估计值降低了很多，约为 10-15%，甚至低至 5%。无论如何，这仍然是数吨的水。事实上，这是地球海洋水量的 250 倍。

“我们正在为大量的水，或者大量的水争论不休，”地球科学家兼论文主要作者 Cayman Unterborn 开玩笑说。

研究人员甚至可以在距离恒星 39 光年的地方通过观察行星经过恒星前方的情况做出这些估计。他们可以大致了解行星的大小，以及它的密度，这可以告诉我们很多有关行星组成成分的信息。这些行星的大小与地球差不多，但重量要轻得多。它们的重量既不轻到可以归因于某种气态大气，也不像岩石一样坚硬。剩下的就是水，这给行星科学家带来了一系列新问题。

没有运动

一个拥有如此多水的世界看起来与地球截然不同，甚至与土卫二和木卫二等含水卫星也大不相同，后两者比 TRAPPIST-1 行星小得多。

在一颗真正富含水的行星上，比如我们讨论的这些行星，可能会有一层薄薄的液态水外层。但随着行星进一步下沉，上方海洋的压力会越来越大，将液态水压缩成固态高压冰。这些冰基本上充当了行星的地幔，包围着某种更坚固的物质核心。

那样的世界的动态对于我们来说是陌生的。

在地球上，古生物学家在我们脆弱的地壳上寻找生命的第一个证据，这些地方熔岩涌出形成寒冷海洋底部的热点，或将气体从深处释放到大气中。但在内部是固体的世界上，生命还能发展吗？

“拥有一颗活跃行星的一个真正关键方面是让它融化，”Unterborn 说。“有了足够的水，你就可以有效地完全阻止融化，因为压力太高，你永远不会得到足够的温度来做到这一点。是的，表面有水——从最低定义上讲，它是一颗宜居行星——但你正在关闭很多地质。表面和内部之间的很多沟通已经消失，我们认为这对于在地质时间尺度上成为一颗宜居行星是必要的。”

未检测到

对这些行星的低估值是，它们拥有的水量约为地球海洋的 250 倍，分布在与地球大小相当的行星上。仅需该数量的五分之一左右，就能完全覆盖我们地球上的所有陆地。

没有陆地，水将石头风化成其组成部分的能力就会受到限制。这意味着风化产生的原材料会更少，比如 DNA 的骨架磷。由于原材料有限，生命不太可能大量繁殖，从而产生地球上可探测到的信号（如大气中氧气增加）。

“在这种情况下，你实际上无法区分生命产生的氧气和行星和地质过程产生的氧气，”Unterborn 说，研究人员称这种情况为宜居但无法探测。“水世界可能是生命的好地方，但不足以产生可观察到的差异。”

这还不是全部

以我们目前对生命如何发展的理解，很难想象生命在这些超级水星球上演化的情景。即使生命有机会，我们可能也无法发现它。

但这并不意味着这些行星是死路一条。水世界之所以如此吸引研究人员，部分原因在于积累大量水（或大量水）是一个复杂的行星过程。本文的重点并不是生命，而是行星是如何到达现在的位置的。高含水量意味着它们可能不是在我们今天看到的位置形成的。

行星最初是由围绕主恒星旋转的气体和尘埃组成的原行星盘。靠近恒星的地方温度更高，因此水保持蒸发状态。更远的水粒子变成冰，然后慢慢地积聚在新生行星上。这两条线之间的线是冰线（在论文中称为系统早期的“原始雪线”），随着恒星变暗，这条线会在整个恒星生命周期中发生变化。

在我们的太阳系中，靠近太阳的行星往往比较干燥，而远离太阳的行星则富含水。在 TRAPPIST-1 系统中，即使是靠近太阳的行星也含有大量水。这意味着行星可能不得不随着时间的推移迁移到它们当前的位置，这是天体物理学家仍在尝试探索的。

论文合著者史蒂文·德施 (Steven Desch) 表示，这种迁移可能发生的一种方式是行星与原行星盘内的气体相互作用。“行星失去角动量，在气体盘中产生波浪，然后减速并螺旋式地靠近恒星，”德施说。“这也提供了一种保持轨道圆形的方法。其他机制不会让系统像我们推断的 Trappist-1 系统那样有序。”

他们的观测表明，如果行星是在恒星 80 亿年历史的早期形成的，那么迁移可能会非常大；或者，如果行星随着时间的推移而缓慢形成，随着冰线向恒星靠近，行星只会移动很小的量。

关于其他星球的发展，我们还有很多东西需要学习，观察我们自己小系统之外的行星可以让我们更有趣地了解宇宙的发展。但我们需要付出很多努力才能了解全貌。

“我尤其想强调系外行星的跨学科性质，”Unterborn 说道。“不仅仅是天文学家——他们非常擅长发现它们——而且地质学和化学将有助于理解一切。整个领域都对岩石了如指掌。我们应该谈谈。”