研究人员在银河系中发现了超过6,000颗系外行星，其中，比海王星小、质量却比地球大的“亚海王星”类行星是最常见的一类。这些行星不仅拥有富含氢的大气层，而且其内部通常是由岩石构成的。最近，卡内基科学研究所的弗朗西斯卡·米奥齐和阿纳特·沙哈尔在《自然》杂志上发布了一项新研究，表明这些行星上可能也存在大量的液态水。
米奥齐解释道：“随着我们对系外行星多样性认识的迅速加深，我们开始能够描绘出岩石行星形成和演化的更多细节。这为寻找新的行星水源提供了新的视角，这一直是地球和行星科学家们长期争论的谜题，尽管目前的实验并未特别为此设计。”
这项研究是AEThER（大气实证、理论和实验研究）项目的一部分，项目由沙哈尔创立并领导，汇聚了天文学、化学、行星动力学、岩石学和矿物物理学等多个领域的专家。该项目的目标是解答岩石行星如何为生命的诞生提供有利条件等核心问题。最近的实验尤其集中在将行星大气层与其下方岩石世界的演化和动力学过程进行联系上。
在此前的模型中，科学家们已提出，在行星形成的过程中，氢气与含铁岩浆的相互作用能够产生大量水。然而，这一理论并未得到实验证实。
为了验证这一假设，米奥齐和沙哈尔带领研究小组进行了一项实验，旨在模拟早期行星大气层与形成岩浆海洋的化学反应。研究人员通过将氢气和富含铁的二氧化硅熔体混合，并在接近600,000倍大气压的极端条件下将其加热至4000摄氏度以上，从而实现了这一过程的再现。
“我们的实验为早期行星演化过程中两个关键过程提供了首个实验证据。”米奥齐表示，“我们发现，大量的氢气能够溶解于熔体中，并通过氢分子与氧化铁的还原反应生成大量水。”
这一实验结果表明，当水形成时，大量氢气能够被有效地储存在岩浆海洋中。研究人员认为，这些发现不仅帮助科学家更好地理解行星内部，尤其是核心的物理和化学特性，也能进一步揭示行星大气层的组成。
沙哈尔补充道：“液态水的存在被认为是地球宜居性的一个重要标志。这项工作表明，水的丰富存在是行星形成过程中的一种自然结果。这为我们寻找潜在的生命栖息地——那些能够支持生命的遥远星球——提供了重要线索。”
通过这项研究，科学家们不但为了解行星内部和大气的形成过程提供了新的视角，也为未来的行星探索与生命起源的研究开辟了新的方向。
本文译自来源：https://www.astronomy.com/science/when-planets-form-lots-of-water-is-created/
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