北京
你有没有想过，地球上这些海洋、河流、湖泊里的水，最初是从哪里来的？这个问题听起来简单，但科学界至今没有完全定论。现在，一群天文学家把目光投向了一个遥远的年轻恒星系统，想从那里找到线索。
这项研究发表在《自然·通讯》上，研究对象是PDS 70恒星系统。这是一颗距离地球约370光年的年轻恒星，属于T-Tauri型恒星，年龄只有大约550万年，还没有进入主序阶段。它之所以受到关注，是因为它有两颗行星PDS 70b和PDS 70c，分别在2018年和2019年被欧洲南方天文台的甚大望远镜直接拍到。
地球的水到底怎么来的
先回到地球本身。地球表面有大量液态水，这让它在太阳系里显得非常特别——其他天体表面找不到这样的水。水让生命得以出现和繁衍，这一点没有人否认。但真正还在争论的，是这些水最初从哪里来。
一种说法是，年轻地球还在熔融状态时，氢气从内部释放出来，后来形成了水。另一种说法是，水是由富含水的小行星、冰质星子和彗星送到地球上的。还有一种可能，是两种机制都起了作用。目前没有定论。
为了寻找线索，研究人员没有只盯着太阳系内部，而是把目光投向了PDS 70这个遥远的年轻系统。他们想看看，在别的行星系统形成早期，水是怎么分布和移动的。
韦布望远镜先发现了水
詹姆斯·韦布空间望远镜此前已经对PDS 70系统做过观测。它搭载的中红外仪器MIRI在PDS 70内盘的正中心，发现了气态水储库的光谱发射特征。也就是说，这个年轻恒星系统的内盘里有水蒸气。
但这些水是从哪里来的，当时并不清楚。于是，研究团队调出了PDS 70的档案数据，用的是高精度径向速度行星搜索器HARPS的光谱。他们想从这些旧数据里，找到水来源的线索。
研究人员在论文中写道，他们在PDS 70的HARPS档案光谱里，发现了中性钠的可变吸收线。这些吸收线每天都在强烈且随机地变化，变化的幅度、数量和径向速度都不固定。
吸收线为什么重要
关键在于，这些吸收线并不是广泛分布或均匀覆盖的。它们只覆盖了恒星盘面的一部分，实际上是一团一团的。这种成团、可变的特点，说明它们不是由某种稳定、标准的盘风造成的。
研究人员写道，测量结果表明，这些气体往往光学厚度较大，并且只部分覆盖恒星盘面。这意味着这些快速移动的气体在空间上常常是局域化的。
换句话说，这些气体不是均匀铺开的，而是像一团团局部聚集的物质，在恒星盘面上移动。气体在几天的时间尺度上出现又消失，这种变化模式指向了一种可能：它们来自正在蒸发或升华的系外彗星。
系外彗星可能正在送水
研究人员推测，这些气体可能是由PDS 70系统内的系外彗星产生的。当彗星靠近恒星时，表面的冰受热升华，释放出气体，其中就包括钠。这些气体在恒星盘面上形成局部的、短暂存在的吸收特征。
如果这个解释成立，就意味着在PDS 70这个年轻行星系统里，彗星可能正在把水和其他挥发性物质带到内盘区域。这与地球上水可能由彗星或小行星送来的假说形成了呼应。
当然，研究团队并没有把话说死。他们报告的是可变的中性钠吸收线，以及这些吸收线成团、局域化、快速变化的特征。至于这些气体是否一定来自系外彗星，论文标题里用的是“潜在的升华系外彗星”，保留了不确定性。
这项工作的价值在于，它提供了一个正在形成中的行星系统的观测窗口。通过观察PDS 70里气体和水的分布变化，天文学家可以更好地理解行星形成早期，水这类关键物质是如何被输运和分配的。
地球上的水到底是不是彗星送来的，目前还没有最终答案。但370光年外这颗年轻恒星身边正在发生的事，至少让这个老问题多了一条可以验证的思路。
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