Only Perception: 哈伯在外太陽系行星發現首個有機分子

2008-03-21

哈伯在外太陽系行星發現首個有機分子

Hubble Finds First Organic Molecule on an Exoplanet
http://www.physorg.com/news125154601.html

March 19, 2008

哈伯太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）至今第一次在環繞另一個恆星之行星的大氣層中偵測到有機分子。這項突破在最終能確認外太陽系行星的生命跡象上，是很重要的一步。

哈伯在木星大小的外太陽系行星 HD 189733b 的大氣層中發現甲烷的特徵。在正確的情況下，甲烷可在「有生命之前的化學（prebiotic chemistry）」中扮演關鍵角色 -- 其化學反應被認為是形成我們已知的生命所需。雖然甲烷已在我們太陽系中大部分的行星上發現，不過這是第一次有任何有機分子在環繞其他恆星的世界上被偵測到。這項發現證明，哈伯以及其後的太空任務，諸如 NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope 能利用光譜學偵測外太陽系行星的有機分子。

"這是最終能於生命可能存在之處，描繪有生命之前分子的特徵，一個相當關鍵的墊腳石，" NASA JPL 的 Mark Swain 說，他是一篇發表在本週 Nature 上論文的第一作者。

這項發現緊跟在 2007 年 3 月，由哈伯 NICMOS 所完成的延伸觀察之後。它亦證實水分子存在於該行星的大氣中，這原先是由共同作者 Giovanna Tinetti 在 2007 當她還是 ESA 法國 Institute d'Astrophysique de Paris 的職員時，利用 NASA 的 Spitzer 太空望遠鏡所發現的。

"有了這次的觀測，那裡是否有水已毋庸置疑 -- 水的確存在，" Swain 說。

HD 189733b 這顆行星，現在已知有甲烷與水蒸汽，位於 63 光年遠的狐狸座（Vulpecula）中。HD 189733b 是顆熱木星類型的外太陽系行星，由於離它的恆星如此之近，所以它只要二天就能公轉一周。熱木星是指大小相當於木星，不過比水星離太陽的距離還要更接近其恆星。HD 189733b 的大氣是相當炙熱的攝氏 900 度，跟銀的熔點差不多。

這些觀測是當行星通過其恆星前方時所進行的，在天文學上稱之為凌越（transit，凌日）。當來自於恆星的光沿著行星的邊緣短暫地通過行星的大氣時，大氣中的氣體會將它們獨特的特徵「銘印」在來自於 HD 189733 的光線上。

Giovanna Tinetti 補充，"單單只有水無法解釋所觀測到的光譜特徵。甲烷所增添的額外貢獻為與哈伯資料相符所需。"

甲烷，由碳與氫所組成，是自然氣體的主要成份之一，是石油的產物。在地球上，甲烷的來源各式各樣：自然來源包括白蟻、海洋與沼澤環境，不過也來自於家畜與人為來源，諸如垃圾掩埋場與能源產生的副產品。

Tinetti 很快地排除在 HD 189733b 上能發現任何生物性的甲烷起源。"該行星的大氣太熱了，連最強韌的生物都難以存活 -- 至少是我們地球上的已知生物。牛隻非常不可能活在那裡。"

天文學家對於發現這顆行星的甲烷含量比傳統的熱木星模型還要多，感到相當驚訝。這類型行星的一氧化碳應當比甲烷多才對，可是 HD 189733b 並非如此。

Tinetti 補充："一個合理的解釋是，哈伯的觀測比這顆行星的黑暗面還要更加敏感，在那裡大氣稍微冷一點，摧毀甲烷的光化學作用比起日照面，效率較差。"

雖然這顆恆星的致命擁抱，對我們已知的生命來說太熱了，"不過這次觀測證明，光譜學最終能用在一顆較冷且可能適合居住的、大小與地球差不多的環繞一顆黯淡紅矮星類型恆星的行星，" Swain 說。

這類研究的最終目標是，在其他外太陽系行星大氣層之可居住區域，確認有生命之前的分子，在那裡溫度適合液態水，而非冰凍或蒸發。

※ 相關報導：

＊ The presence of methane in the atmosphere of an extrasolar planet
http://www.nature.com/nature/journal/v452/n7185/abs/nature06823.html