JWST首次喺系外行星WASP-39b發現半重水(HDO)：為尋找宜居世界提供新線索

到底HDO係乜嘢？可以簡單理解為「升級版」水分子。普通水（H₂O）由兩個氫原子同一個氧原子組成；而HDO就係將其中一個普通氫原子，換成佢嘅「肥胖版」同位素——氘（Deuterium）。氘嘅原子核比普通氫多一粒中子，所以比較重少少。科學家之所以咁重視HDO，係因為佢哋可以透過測量大氣中嘅氘同氫嘅比例（即D/H比），追溯呢啲水嘅來源同歷史。

呢個檢測好扎實，統計顯著性高達4.81個標準差——即係話科學家幾乎可以肯定呢個發現唔係巧合。

出人意表嘅高氘含量

研究人員根據檢測到嘅信號，計算出WASP-39b大氣中水分子嘅D/H比係4.0 +1.3 −1.1 × 10⁻³。呢個數字有幾特別？對比之下，太陽系嘅幾顆氣體巨星——木星、土星、天王星同海王星——佢哋嘅D/H比都遠遠低過呢個數。反而，呢個數值同喺一啲恆星形成區嘅原恆星環境，以及太陽系內部天體入面測到嘅數值比較接近。

兩個主要推測：邊個先係元兇？

WASP-39b點解會有咁高嘅氘含量？研究人員目前提出兩個最有可能嘅解釋：

說法一：喺寒冷地帶出生，帶住「遺產」搬家

呢個講法認為，WASP-39b最初係喺佢嘅恆星系統外圍、距離好遠嘅地方形成。喺嗰個凍冰冰嘅區域，行星形成嘅材料——富含氘嘅水冰——會優先凝結，然後俾呢顆行星吸納成為佢嘅「遺產」。之後，呢顆行星經歷咗「大遷徙」，慢慢向內移動到今日呢個靠近恆星嘅軌道。因為成個過程冇經過高溫處理，所以呢啲來自冰封世界嘅高氘水就咁樣保留下來。

說法二：天文台加工——大氣「煉金術」

呢個解釋認為，高氘信號唔係由出生地帶嚟，而係嚟自行星本身後天加工嘅結果。WASP-39b由於極度靠近恆星，接收嘅輻射好強勁。呢啲高能輻射會引發大氣上層嘅光化學反應，令到分子分解。較輕嘅普通氫原子比較容易逃逸到太空，久而久之，大氣中剩低嘅就係比較重、冇咁易走甩嘅氘同位素。所以，我哋而家見到嘅高D/H比，係呢顆行星長期「自我提煉」嘅結果。

概念驗證：為尋找更「似樣」嘅世界鋪路

好重要嘅一點係，WASP-39b係一顆表面溫度極高嘅氣體巨星，叫佢做「熾熱木星」就知佢絕對冇可能孕育生命。

不過，呢次發現嘅真正價值唔係喺WASP-39b本身，而係喺佢展示嘅方法。科學家而家已經證明，佢哋有能力用JWST精準咁測量一顆系外行星嘅D/H比。而呢個D/H比，正正係追蹤行星水源歷史嘅強力示蹤器。

點解咁講？

喺我哋地球，海洋嘅D/H比就係一個關鍵證據。科學家透過分析佢，可以判斷地球嘅水係嚟自類似小行星嘅岩石天體，定係類似彗星嘅冰體。

將來，只要將呢套技術應用喺溫度適中、表面係岩石嘅系外行星上，天文學家就可以解答以下幾個關乎生命嘅核心問題：

• 水源來源：呢顆行星嘅水，係來自系統外圍嘅冰凍遺產，定係喺更近嘅地方形成？
• 恆星影響：佢嘅主恆星嘅強烈輻射，有冇大幅改變過啲水嘅成分？
• 大氣損失：呢顆行星係咪曾經流失咗大量氫氣到大氣層之外？

以上呢啲線索，對於判斷一顆岩石行星係咪真係能夠喺表面穩定噉保存液態水、乃至支持生命，都係必不可少嘅關鍵資訊。

今次喺WASP-39b檢測到HDO，就似係一次完美嘅「技術綵排」。佢證實咗JWST嘅靈敏度完全足夠追蹤呢種極為重要嘅同位素信號，令我哋距離最終判斷太陽系以外嘅世界係咪宜居，又邁進咗好重要嘅一步。