一顆距地球320光年的系外行星驗證了“行星像其母星”的宇宙假設

天文學家最新觀測顯示，一顆名為WASP-189b的巨型系外行星，其大氣中元素組成與母恒星高度一致，為行星如何形成和演化的一個核心假設提供了首次直接證據。這一成果被認為是天體生物學領域的重要里程碑。

研究團隊首次在系外行星大氣中同時探測到氣態鎂和硅，并借此比對行星與母恒星的化學豐度比。觀測由位于智利的雙子座南望遠鏡完成，該臺望遠鏡隸屬國際雙子座天文臺，由美國國家科學基金會（NSF）部分出資并通過NOIRLab運營。

目標行星WASP-189b距離地球近320光年，位于天秤座，是一類被稱為“超熱木星”的系外行星。這類行星圍繞恒星極近軌道運行，表面溫度高到足以汽化鎂（Mg）、硅（Si）、鐵（Fe）等巖石形成元素，因此為運用高分辨率光譜技術分析大氣化學成分提供了理想條件。

此次研究由亞利桑那州立大學研究生豪爾赫·安東尼奧·桑切斯（Jorge Antonio Sanchez）領銜，團隊利用安裝在雙子座南望遠鏡上的高分辨率紅外成像光柵光譜儀IGRINS，對WASP-189b的大氣進行了精細測量。儀器數據表明，這顆行星的大氣中鎂與硅的比例，與其母恒星的鎂硅比高度一致。

這一結果為長期存在于行星形成理論中的一個關鍵推斷提供了首個直接觀測支撐：行星誕生于年輕恒星周圍的原行星盤，原行星盤的氣體和塵埃與恒星一樣，源自同一片塌縮的星際云，因而二者在整體化學組成上應當相互“映射”。在此之前，這種“恒星—行星成分對應關系”主要來自對太陽系內部行星與太陽之間的間接推演，尚未在系外行星體系中被直接證實。

桑切斯指出，WASP-189b為理解類地行星形成提供了一個重要的觀測“錨點”。通過精確測定恒星及其行星間關鍵巖石形成元素的比例，研究人員可以更有把握地利用恒星化學信息，反推圍繞該恒星形成的固體物質——包括潛在類地行星——的總體構成。

從天體生物學視角看，這種恒星與行星間的化學對應關系意義重大。恒星中的元素豐度會影響原行星盤中巖石物質和揮發物的儲量與分布，從而進一步影響行星是否具備維持磁場、推動板塊構造，以及通過火山和地質循環向大氣、海洋和土壤持續釋放生命所需化學物質的能力。通過分析恒星的化學指紋，科學家有望初步估算其行星系統中巖石行星的潛在可居住性。

論文合著者、亞利桑那州立大學副教授邁克爾·萊恩（Michael Line）表示，研究展示了地基高分辨率光譜儀在約束關鍵巖石形成元素（如鎂和硅）方面的能力，而這些元素正是構建類地巖石行星的基礎積木。他認為，這一技術進展為研究系外行星大氣開辟了全新的維度。

展望未來，科研團隊預計，通過在更廣波段范圍內進行高分辨率觀測，可進一步繪制出包括WASP-189b在內的系外行星大氣“成分全景圖”。這將幫助科學家更系統地理解行星從原行星盤中誕生、經歷遷移與演化的全過程，并評估不同行星在物理和化學條件上是否具備孕育生命的潛力。

相關研究以“A Stellar magnesium to silicon ratio in the atmosphere of an exoplanet”為題發表于2026年2月的學術期刊，進一步從理論與觀測層面討論了恒星鎂硅比對行星形成和內部結構推斷的重要性。