韦布发现比恒星更古老的冰 富水行星或非罕见

天文学家利用詹姆斯·韦布空间望远镜，在一颗年轻恒星周围的碎屑盘中直接捕捉到水冰与二氧化碳冰的信号。这些冰的年龄比恒星本身还大——它们形成于冰冷的星际空间，在恒星诞生之前就已存在。这项研究发表在最新一期《科学》杂志上。

主角是绘架座贝塔星。它距地球约64光年，年龄只有约2000万年，周围环绕着由尘埃和碎石组成的广阔碎屑盘，盘内行星仍在形成中，天文学家已在此找到三颗行星。这个星盘1984年就被直接成像，是人类最早拍到的星盘之一，而且几乎侧对着地球，是研究行星系统诞生的天然实验室。

由空间望远镜科学研究所的莎拉·贝蒂领衔的团队，在2023年12月7日用韦布的近红外光谱仪瞄准了这个盘。在扣除恒星光芒的干扰后，他们在盘两侧、距恒星约100天文单位的位置同时发现了水冰和二氧化碳冰的吸收特征，连碳13版本的二氧化碳都被认了出来。二氧化碳约占冰总量的一成，混合比例恰好落在太阳系彗星的测量区间内。

真正的意外在于冰的形态。理论模型曾预言，碎屑盘里的冰大多应是结晶态，但这里的冰几乎全是非晶态——结晶部分不足百分之七。非晶态冰像玻璃一样无序，只有在低于约零下173摄氏度的环境中，或者被紫外线、宇宙射线不断打碎晶格时才能保持。团队据此推断：这些冰大概率形成于星际介质，在绘架座贝塔星及其行星诞生之前就已经冻结成形。

这些冰为何能均匀铺满整个星盘，还扛得住恒星紫外线的持续轰击？研究给出的答案是频繁的星子碰撞：每一次撞击都会把天体深处被保护的新鲜冰尘抛入盘中，随时补充被星光摧毁的部分。这套机制还顺带解释了一个悬而未决的问题——盘中的一氧化碳气体为何一直存在，按理论推算，紫外线只需50到300年就该把它清理干净。

团队指出，如果64光年外这样一个结构酷似太阳系雏形的年轻系统，起初就携带着与我们彗星成分相仿的原始冰，那么星际冰可能是行星系统的常见配置，形成富水、宜居世界的原料或许并不稀缺。事实上，关于地球上的水从何而来，一个主流候选答案正是这类诞生于太阳之前的冰。