不久前，通過阿塔卡馬大型毫米 / 亞毫米波陣（ALMA）的觀測，天文學家找到了強有力地觀測證據表明，在距離地球約 370 光年之外的 PDS 70 系統中，存在著兩個共享同一軌道的行星。（詳見《在同一個軌道，竟有兩顆行星？》）

現在，在一項新發表于《自然》雜志的研究中，PDS 70 系統再次給我們帶來了驚喜：利用韋布空間望遠鏡（JWST），研究人員在 PDS 70 的周圍發現了水。

恒星 PDS 70 及其內原行星盤的藝術構想圖。由 JWST 探測到的最新結果顯示，在距離 PDS 70 不到 1.6 億千米的地方發現了水蒸氣，而這一區域可能是巖質類行星形成的區域。（圖 / NASA， ESA， CSA， J. Olmsted ( STScI ) ）

一、PDS 70 內盤的水

(資料圖)

PDS 70 是一顆 K 型星，大約有 540 萬年歷史。這顆恒星擁有一個由氣體和塵埃構成的內盤和外盤，它們之間有一個寬約 80 億千米的環狀隙。PDS 70b 和 PDS 70c 這兩顆已知的氣態巨行星，就存在于這個環狀隙中。

隨著時間的推移，行星形成盤中的氣體和塵埃含量會有所下降。之所以會下降，要么是因為恒星的輻射或恒星風會帶走一些塵埃和氣體等物質，要么是因為塵?？梢灾饾u聚集為更大的、最終形成行星的天體。

在過去的研究中，由于從未在類似的盤中心區域探測到水，因此天文學家懷疑，水可能無法存在于嚴酷的恒星輻射下，從而導致了干燥的巖質行星形成環境。為了檢驗這一猜測，天文學家使用 JWST 上的中紅外儀器（MIRI）對 PDS 70 進行了觀測。

MIRI 是一個多用途的科學儀器，它研究波長在 5 到 28 微米之間的紅外波。這次，MIRI 在距離恒星 PDS 70 不到 1.6 億千米的內盤，探測到了水蒸氣，溫度大約為 330 ℃（600K）。這是距宿主星 PDS 70 非常近的距離，可能是巖質類行星形成的區域。

恒星 PDS 70 的圓盤的藝術構想圖，JWST 的觀測結果表明，在通常形成巖質類行星的內盤，有水存在。兩顆氣態巨行星在成長過程中，形成了一個寬闊的環狀隙。（圖 /MPIA）

然而，到目前為止，天文學家還沒有發現任何行星在 PDS 70 的內盤內形成。不過他們的確發現了以硅酸鹽形式存在的能夠構建巖質星球的原材料。探測到水蒸氣意味著，如果巖質行星是在那些區域形成的，那么它們誕生之初就有水可用。換句話說，巖質行星的形成環境可能根本沒有那么干燥。

二、水的起源？

水蒸汽的出現讓研究人員感到意外，他們分析了幾種可能性。

一種可能性是，在盤階段之前，水就已經存在于含水星云中。在宇宙中，水其實非常普遍，尤其是凍結狀態的水。當這些水被附近正在形成的恒星加熱時，就會蒸發并與其他氣體混合。與此同時，水分子也非常脆弱，當受到來自附近恒星的破壞性紫外線輻射時，就會分解成其他成分，比如氫和氧。然而，周圍的物質，比如塵埃和水分子本身可以起到保護作用。因此，在 PDS 70 附近檢測到的水，至少有一部分可以在這些破壞中幸存。

另一種可能性則源自于從 PDS 70 的外盤進入的氣體。在有些情況下，氧氣和氫氣可以結合形成水蒸氣。另外，這些移動的氣體可能會從外盤將富含水的塵埃顆粒帶進來。由于中心的恒星非常暗淡，因此它無法讓處于外盤的水冰蒸發。只有當這些塵埃顆粒進入到非常接近恒星的內盤時，水冰才會變成水蒸氣。

研究人員表示，真相或許是所有這些可能性的結合，不過某一種機制很可能在維持 PDS 70 盤的儲水方面起到了決定性的作用。他們希望未來將能找出究竟是哪一個因素起到了決定性作用。

三、描繪巨幅畫作

JWST 上的 MIRI 是非常功能強大的觀測工具。即便如此，它也只能為整個故事提供一部分信息。就像一幅巨幅畫作需要許多不同的顏色來傳達它的信息一樣，天文學家也需要運用不同的觀測方法，才能覆蓋廣泛的波長范圍，進而獲取更加完整的信息。

現在，天文學家已經開始使用地基望遠鏡來獲得額外的觀測數據。與此同時，他們也在期待 JWST 的另一組將為 PDS 70 的內盤提供詳細圖像的觀測結果，從而能進一步理解 PDS 70 系統。

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