NASA的韦伯太空望远镜在年轻恒星系统中发现冰态水

在浩瀚宇宙中，水——这一生命诞生的关键要素，究竟如何跨越星际空间抵达新生行星？2025年5月，NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）以革命性的观测技术给出了答案。通过对距离地球155光年的年轻恒星HD 181327系统的深度扫描，科学家首次在系外行星形成区捕获结晶水冰的确切光谱特征，这项发表于《自然》的研究成果，为理解太阳系外水的分布与行星演化机制提供了关键拼图。

HD 181327这颗年龄仅2300万岁的恒星，正处在其行星系统剧烈演化的黄金时期。韦伯望远镜搭载的近红外光谱仪（NIRSpec）穿透星际尘埃，揭示了其碎片盘中水冰的三维分布图景：在最外侧温度低于-200℃的区域，水冰以"脏雪球"形态密集附着于尘埃颗粒表面，占比超过20%；中段区域水冰含量骤降至8%，而靠近恒星的炽热地带则几乎荡然无存。这种梯度分布印证了恒星辐射对挥发性物质的调控作用——紫外线如同宇宙吹风机，将内缘水冰分子逐级剥离。

更令科学家振奋的是，这些水冰的结晶结构与土星光环、柯伊伯带天体中的冰层高度相似。"我们看到的不仅是水的存在，更是太阳系水循环模型的宇宙复刻版。"约翰斯·霍普金斯大学首席研究员谢晨指出。通过比对韦伯此前对太阳系边缘的观测数据，团队发现两者光谱特征存在惊人的一致性，暗示类太阳系的水分输送机制可能在银河系中普遍存在。

HD 181327系统此刻正上演着宇宙尺度上的"冰雹风暴"。直径数公里到数百公里的微行星以每秒数公里的速度相互撞击，每次碰撞都会释放出约200万吨冰尘混合物——相当于地球最大水库蓄水量的千分之一。这种动态过程解释了韦伯为何能探测到如此丰富的水冰信号："就像观察暴风雪中的雪花，我们捕捉到的正是冰质天体碰撞瞬间迸发的冰冻水滴。"太空望远镜科学研究所的克里斯汀·陈比喻道。

计算机模拟显示，该系统中每年发生超过1万次足以释放可观测冰尘的碰撞事件。这些游离的水冰分子在引力扰动下，部分会逐渐向系统内侧迁移。根据谢晨团队的计算，当前观测到的冰尘总量，足以在百万年后为潜在岩质行星输送相当于地球海洋总水量3倍的水资源。这为"外星生命可能通过彗星播种"的假说提供了首个定量观测依据。

此次发现凸显了韦伯望远镜的颠覆性观测能力。相比2008年斯皮策望远镜模糊的水汽信号，韦伯的光谱分辨率提升达1000倍，其6.5米主镜可捕捉波长2-28微米的微弱红外辐射——这正是水冰分子键振动的特征波段。研究团队开发的新型算法，首次实现了从复合光谱中剥离出结晶水冰的独特"指纹"，其灵敏度相当于在月球表面探测到一杯水的蒸发量。

"这仅仅是开始。"NASA戈达德太空飞行中心项目科学家表示，韦伯后续将对50个类太阳系进行系统扫描，绘制首张银河系水冰分布图谱。配合即将投入使用的三十米级地面望远镜，人类有望在未来十年内定位出最可能存在液态水的系外行星。正如《自然》杂志评论所述："当我们读懂冰的语言，就揭开了生命宇宙迁徙史的第一章。"

这项发现也引发了对太阳系历史的重新思考。HD 181327可视为46亿年前太阳系的"时光胶囊"，其冰尘分布暗示地球水源可能来自远古柯伊伯带天体的频繁撞击。韦伯望远镜下一步计划观测更年轻的原始行星盘，追踪水分子从星际云到行星表面的完整迁移路径。在探索宇宙生命起源的征途上，人类终于通过冰晶的折射，窥见了那道跨越光年的生命之光。