一颗距地球320光年的系外行星验证了“行星像其母星”的宇宙假设

天文学家最新观测显示，一颗名为WASP-189b的巨型系外行星，其大气中元素组成与母恒星高度一致，为行星如何形成和演化的一个核心假设提供了首次直接证据。这一成果被认为是天体生物学领域的重要里程碑。

研究团队首次在系外行星大气中同时探测到气态镁和硅，并借此比对行星与母恒星的化学丰度比。观测由位于智利的双子座南望远镜完成，该台望远镜隶属国际双子座天文台，由美国国家科学基金会（NSF）部分出资并通过NOIRLab运营。

目标行星WASP-189b距离地球近320光年，位于天秤座，是一类被称为“超热木星”的系外行星。这类行星围绕恒星极近轨道运行，表面温度高到足以汽化镁（Mg）、硅（Si）、铁（Fe）等岩石形成元素，因此为运用高分辨率光谱技术分析大气化学成分提供了理想条件。

此次研究由亚利桑那州立大学研究生豪尔赫·安东尼奥·桑切斯（Jorge Antonio Sanchez）领衔，团队利用安装在双子座南望远镜上的高分辨率红外成像光栅光谱仪IGRINS，对WASP-189b的大气进行了精细测量。仪器数据表明，这颗行星的大气中镁与硅的比例，与其母恒星的镁硅比高度一致。

这一结果为长期存在于行星形成理论中的一个关键推断提供了首个直接观测支撑：行星诞生于年轻恒星周围的原行星盘，原行星盘的气体和尘埃与恒星一样，源自同一片塌缩的星际云，因而二者在整体化学组成上应当相互“映射”。在此之前，这种“恒星—行星成分对应关系”主要来自对太阳系内部行星与太阳之间的间接推演，尚未在系外行星体系中被直接证实。

桑切斯指出，WASP-189b为理解类地行星形成提供了一个重要的观测“锚点”。通过精确测定恒星及其行星间关键岩石形成元素的比例，研究人员可以更有把握地利用恒星化学信息，反推围绕该恒星形成的固体物质——包括潜在类地行星——的总体构成。

从天体生物学视角看，这种恒星与行星间的化学对应关系意义重大。恒星中的元素丰度会影响原行星盘中岩石物质和挥发物的储量与分布，从而进一步影响行星是否具备维持磁场、推动板块构造，以及通过火山和地质循环向大气、海洋和土壤持续释放生命所需化学物质的能力。通过分析恒星的化学指纹，科学家有望初步估算其行星系统中岩石行星的潜在可居住性。

论文合著者、亚利桑那州立大学副教授迈克尔·莱恩（Michael Line）表示，研究展示了地基高分辨率光谱仪在约束关键岩石形成元素（如镁和硅）方面的能力，而这些元素正是构建类地岩石行星的基础积木。他认为，这一技术进展为研究系外行星大气开辟了全新的维度。

展望未来，科研团队预计，通过在更广波段范围内进行高分辨率观测，可进一步绘制出包括WASP-189b在内的系外行星大气“成分全景图”。这将帮助科学家更系统地理解行星从原行星盘中诞生、经历迁移与演化的全过程，并评估不同行星在物理和化学条件上是否具备孕育生命的潜力。

相关研究以“A Stellar magnesium to silicon ratio in the atmosphere of an exoplanet”为题发表于2026年2月的学术期刊，进一步从理论与观测层面讨论了恒星镁硅比对行星形成和内部结构推断的重要性。