天文学家在一颗海王星大小的系外行星的大气层中发现了大量的水，这颗行星远离我们的太阳系。这只是科学家能够在如此大小和质量的系外行星的大气层中探测到水的屈指可数的几次之一。他们用这些测量数据拼凑出这个世界是如何形成的。

这颗被称为HAT-P-26b的行星于2011年首次被发现，它紧紧围绕一颗430光年远的恒星运转。它之所以被发现是因为它是一颗过境行星，这意味着它在其轨道上周期性地在恒星和地球之间穿行。在这些过程中-或过境-行星周期性地暗淡恒星的光线，使足够的变化，可以从地球上看到。每次经过时，这些光也会穿过地球的大气层。利用美国宇航局的哈勃太空望远镜，天文学家在HAT-P-26b的四次不同凌日期间观测到了这一过滤后的星光，并能够计算出它的大气层中到底有多少水。”每个分子都以不同的方式吸收光，”美国宇航局戈达德太空飞行中心的博士后研究员汉娜·韦克福德（Hannah Wakeford）说，他是今天发表在《科学》杂志上的一篇关于HAT-P-26b的研究的主要作者所以我们在寻找不同分子的特征。”

这不是第一次在另一个星球的大气层中发现水。事实上，在我们太阳系的行星大气中，水是相当普遍的；我们周围所有的气态巨行星——木星、土星、天王星和海王星——周围都有水。但是在系外行星的大气层中寻找水是很困难的，因为它们离地球太远了。通常，我们的大部分大气数据都来自更大的系外行星，大约木星大小，因为它们更容易被看到。但今天的研究是关于“暖海王星”的最详细的研究之一，这是一颗与海王星大小和质量相当的系外行星，它的轨道离母星更近。

和海王星一样，HAT-P-26b是一个气态巨行星，所以它可能无法维持生命，尽管它的大气层中有水。但是知道水的含量有助于韦克福德和她的团队找出地球大气层中还有什么在循环。根据哈勃的测量，似乎有重元素——或者比氢和氦重的元素。这种丰富的重元素被称为金属丰度，它告诉我们行星形成时的情况。基于这一假定的金属丰度，韦克福德认为HAT-P-26b的形成可能比现在更接近它的恒星。

天文学家经常用我们的太阳来描述行星大气中的重元素是如何丰富的。如果一颗行星的元素比太阳重得多，那么这个世界的金属丰度就很高。如果一颗行星没有比太阳更重的元素，那就等于低金属含量。以HAT-P-26b为例，这颗系外行星的重元素含量仅为太阳的4.8倍。按照我们太阳系的标准，这被认为是相当低的金属丰度。

韦克福德对《边缘报》说，这有点出乎意料。我们太阳系中的大型气态巨行星——像木星和土星——没有比太阳重多少的元素：木星的金属丰度是太阳的5倍，而土星的金属丰度是太阳的10倍。同时，像海王星和天王星这样的小气态巨星的金属丰度大约是太阳的100倍。”我们原以为[HAT-P-26b]的金属丰度非常高，但我们发现它的大气层中的重元素含量实际上更接近木星，”韦克福德说。

这让韦克福德和她的团队产生了这样的想法：也许HAT-P-26b在它形成的时候真的离它的恒星很近。当我们的太阳诞生的时候，它被一个巨大的旋转圆盘所包围，圆盘上有热气和碎片。但离太阳较远的圆盘部分比内部区域要冷得多。根据韦克福德的说法，在足够冷的温度下，圆盘的材料会开始冻结成冰——而这些冰中会富含较重的元素。因此，在足够远的地方形成的气态巨行星，如天王星和海王星，在形成过程中会吸收更多这些富含金属的冰。木星和土星可能是在离太阳较近的地方形成的，那里的冰较少。这就是为什么研究人员最终认为HAT-P-26b是在离母星很近的地方形成的。这就解释了为什么HAT-P-26b逆势而动。

然而，这只是一个基于在系外行星大气中看到的水量的理论。一位专家说，如果仅仅根据这些水的测量结果来解释地球的金属丰度，他会稍微谨慎一些。”瑞士伯尔尼大学（universityofbern）的系外行星专家凯文•亨（Kevin Heng）没有参与这项研究，他告诉《边缘报》（Verge）我并不是说他们错了，但这并不能让我相信这种解释是独一无二的。”

尽管如此，恒说，水的测量是稳健的，这是一个好消息，为研究外行星前进。详细研究大气是弄清系外行星表面情况的关键。HAT-P-26b可能不适合生命，但其他行星可能适合。我们对大气的研究越深入，就越有可能找到一个大气层和组成都适合生命存在的系外行星。

“首先，我们学会了如何寻找系外行星——现在这是例行公事，”恒说下一步就是找出这些东西是否有大气层。我们已经到了这样一个阶段，对类似木星的大行星这样做是司空见惯的，下一步就是对较小的行星这样做。”

不久，我们可能会有一个非常强大的工具，可以帮助我们更详细地研究大气。明年，美国宇航局将发射詹姆斯韦伯太空望远镜，被认为是哈勃的继任者。新天文台一旦发射，将成为目前运行中最强大的太空望远镜，能够以前所未有的细节观测系外行星。詹姆斯·韦伯太空望远镜应该能够对这颗行星进行后续观测，帮助确定其大气层中到底有什么。”“这将彻底改变我们衡量这些东西的方式，”恒说有了韦伯，它将确认水的检测；这应该很容易做到。”