去年，世界得以一窥令人难以置信的 TRAPPIST-1 星系，该星系围绕其有七颗 迷人的 行星运行。在最初的观察中，研究人员认为——乐观地估计——有五颗行星的温度可能允许其表面存在液态水，其中三颗行星的轨道位于恒星的宜居带内。
这尤其令人兴奋，因为 有水的地方，就有生命。在我们地球上，生命只要有水就能茁壮成长。但对这些湿润世界的近距离考察，本周发表在《自然-天文学》杂志上 的研究 表明，它们可能过于富含水分，以至于扼杀了任何生命存在的可能性。研究还表明，即使有些生物设法进化，巨大的水量也可能阻碍我们探测到它们。
但经过多年的寻找其他世界的生命迹象，怎么会存在一个水过多而无法生存的地方呢？让我们来看看。
我们说的是真的，真的非常湿润
地球似乎是一个相当湿润的地方。我们每天喝推荐的八杯水，我们的身体大约有 60% 是由水组成的。就连我们这个星球的表面，大约 71% 也被水覆盖。这是一个相当湿润的世界，对吧？
与 TRAPPIST-1 的大多数行星相比，就不是了。尽管地球似乎被水淹没，但二氢一氧化物（水）仅占我们星球质量的 0.02%。0.02%。其余的则是岩石、金属、有机物以及这个世界上的一切。相比之下，TRAPPIST-1 周围的一些行星的水可能占其质量的 15%。甚至更多。
《自然-天文学》论文的作者使用的数据表明，在某些情况下，一些行星的质量可能高达 50% 是水，尽管上个月 发布的 后续观测将这些估计值大幅降低，约为 10-15% 或低至 5%。无论哪种情况，那仍然是大量的水。实际上是地球海洋水量的 250 倍。
“我们是在讨论大量的水，或者大量的、大量的 H2O。” 该论文的首席作者、地质科学家 Cayman Unterborn 开玩笑说。
研究人员可以从 39 光年之外通过观察行星经过其恒星前方来做出这些估计。他们可以大致了解行星的大小，也可以了解其密度，这能告诉我们很多关于它的构成。这些行星大约有地球那么大，但轻得多。并没有轻到可以将它们的重量归因于某些气态大气层，但也不是像石头一样坚硬。这就只剩下水了，并为行星科学家们带来了许多新的问题。
没有运动
拥有如此多水的世界与地球，甚至与恩塞拉多斯和 欧罗巴 这些水月相比，看起来会非常不同，而它们比 TRAPPIST-1 的行星小得多。
在一个真正富含水的行星上，就像我们正在谈论的那些，可能有一个薄薄的液态水层。但是，当你深入到行星内部时，上方海洋的压力会越来越大，将液态水压缩成固态的、高压 冰。这些冰基本上起着行星地幔的作用，围绕着某种由更坚固材料构成的核心。
像这样的世界的动力学对我们来说是陌生的。
在地球上，古生物学家会寻找我们脆弱地壳上 充满活力的区域 来寻找生命的最初证据，比如熔岩涌出形成海底热泉，或者将来自内部深处的غاز 排入大气层。但在一个内部是固态的世界里，生命能发展起来吗？
“拥有一个活跃的行星的关键方面是让它融化，”Unterborn 说。“如果水足够多，你实际上会完全停止融化，因为压力太高，你永远无法达到足够的热度来融化。是的，表面有水——根据最低定义，它是一个宜居行星——但你却扼杀了大量的地质活动。地表与内部之间的许多信息交流都消失了，而我们认为这在地质时间尺度上对于宜居行星是必要的。”
无法检测
就这些行星而言，低估值大约是地球海洋中水量（ spread across planets the size of Earth）的 250 倍。仅需大约五分之一的量就能完全覆盖我们地球上所有的陆地。
没有陆地，水将岩石风化成其组成部分的能力受到限制。这意味着风化产生的原材料，如 DNA 的骨架磷，会减少。随着这些原材料的减少，生命可能无法发展到足以产生一个信号——例如大气中氧气含量的增加——从而可以从地球上探测到。
“在这种情况下，你实际上无法区分生命产生的氧气和行星及地质过程产生的氧气，”Unterborn 说，这种情况被研究人员称为“宜居但不可探测”。“水世界可能是生命的好地方，但不足以产生可观察到的差异。”
不止这些
根据我们目前对生命如何发展的理解，很难想象在这些超水世界中生命进化的情景。即使生命有机会，我们也可能无法发现它。
但这并不意味着这些行星是死胡同。水世界之所以对研究人员如此有吸引力，部分原因在于积累大量的水（或大量大量的水）是一个复杂的行星过程。这篇论文的重点并不是生命，而是这些行星是如何演变成今天的样子的。高含水量意味着它们可能不是在今天我们看到的位置形成的。
行星最初是围绕母星旋转的尘埃和气体组成的原始盘。靠近恒星的地方温度较高，水会保持蒸发状态。更远处的冰粒子会变成冰，冰会缓慢地聚集到新生的行星上。这两者之间的界限是冰线（在恒星早期被称为‘原始雪线’），它随着恒星寿命的延长而变暗，从而发生移动。
在我们太阳系中，靠近太阳的行星往往是干燥的，而更远的行星则富含水。在 TRAPPIST-1 星系中，即使是离太阳较近的行星也具有很高的含水量。这意味着这些行星可能需要随着时间的推移迁移到它们现在的位置，这是天体物理学家仍在探索的问题。
该论文的合著者 Steven Desch 表示，一种可能的迁移方式是行星与原始盘中的气体相互作用。“行星通过在气体盘中产生波浪而失去角动量，减速并螺旋向内进入恒星，”Desch 说。“这也能为保持轨道圆形提供一种方式。其他机制不会像我们推断的 TRAPPIST-1 星系那样保持系统的有序性。”
他们的观测表明，如果行星在恒星 80 亿年的历史早期形成，迁移可能相当大，或者如果行星随着时间的推移缓慢形成，就像冰线向恒星靠近一样，行星的移动量可能很小。
我们仍然对其他世界的演化了解很多，而观察我们自身小系统之外的行星可以让我们更深入地了解宇宙的成长。但这需要我们共同努力才能获得全貌。
“我喜欢强调系外行星的跨学科性质，”Unterborn 说。“不仅仅是天文学——它们在发现方面做得很好——但正是地质学和化学才能帮助我们理解一切。有一个完整的领域对岩石有很多了解。我们应该交流。”
