韋伯望遠鏡在系外行星WASP-39b大氣中偵測到「半重水」：尋找宜居世界的新線索

所謂半重水（HDO），是一種水分子（H₂O），其中一個氫原子被較重的氘原子取代。氘是氫的同位素，原子核內比普通氫多了一顆中子。這個偵測結果的統計顯著性高達4.81 sigma，代表訊號非常明確 。

出乎意料的氘氫比

這項訊號讓研究人員得以計算出WASP-39b上水的氘氫比（D/H ratio）。他們得到的數值為 4.0 +1.3 −1.1 × 10⁻³ 。這個數值遠高於我們太陽系中的氣態巨行星（木星、土星、天王星、海王星），但與某些原恆星環境及太陽系內側天體的D/H比數值有所重疊 。

解釋氘含量偏高的兩大可能成因

這篇研究預印本提出了兩種可能性，來解釋為何WASP-39b的大氣中存在如此豐富的氘 ：

1. 源自寒冷區域（雪線之外）的遺留物質
WASP-39b可能誕生於距離其母星非常遙遠的寒冷區域，也就是原行星盤中「雪線」之外的地方。在這些低溫環境下，富含氘的水冰會優先凝結，並被納入行星的組成物質中。隨後，這顆行星向內遷移到目前緊鄰恆星的軌道，並保留了這個原始的、富含氘的化學指紋 。

2. 大氣隨時間的長期同位素演化
另一種可能是，這顆行星大氣中的氘含量偏高，是漫長歷史中持續發生的大氣過程所致。高層大氣的光化學反應，加上垂直混合作用，以及較輕的普通氫氣更容易脫逃至太空，都可能逐步提高我們所觀測到的大氣中，較重氘同位素的豐度 。

尋找宜居世界的重要概念驗證

必須強調的是，WASP-39b本身是一顆極為熾熱的氣態巨行星，不具備任何已知定義下的宜居性。然而，這項偵測結果對系外行星科學的未來發展，是一項至關重要的里程碑 。

此次用來偵測HDO並測量D/H比的方法，未來也可以應用在那些更令人嚮往的目標上。D/H比是追溯行星水歷史的強大示蹤劑。以地球為例，我們海洋的D/H比就是解開地球之水如何到來（例如，是來自小行星還是彗星）的關鍵證據 。

科學家期待，未來若能將同樣的技術應用在溫度適中的岩石系外行星上，將能回答以下根本問題：

• 水的起源： 水是否來自行星系統外圍富含冰的物質？
• 恆星影響： 母恆星的輻射是否在行星的演化過程中改變了水的成分？
• 大氣流失： 這顆行星是否曾流失了大量較輕的氫氣至太空中？

這些線索對於判斷一個岩石世界是否能在其表面保有液態水、甚至可能孕育生命，至關重要 。這次對WASP-39b上HDO的偵測，證明了韋伯望遠鏡擁有足夠的靈敏度來追蹤這種關鍵的同位素訊號，使我們距離揭開太陽系外其他世界宜居性的奧秘，又更近了一步。