使用美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的科学家们刚刚在揭示行星是如何形成的方面取得了突破性发现。通过观测原行星盘中的水蒸气，韦伯证实了一个物理过程，其中涉及冰包裹的固体从行星盘外部区域漂移到岩石行星区。
这幅艺术家的概念图比较了新生类太阳恒星周围两种典型的行星形成盘。左边是一个紧凑的盘，右边是一个有间隙的扩展盘。科学家们最近利用韦伯望远镜研究了四个原行星盘--两个紧密盘和两个扩展盘。研究人员设计他们的观测来测试紧凑型行星形成盘的内部区域是否比有间隙的扩展型行星形成盘有更多的水。如果紧凑型星盘中覆盖着冰的冰卵石能更有效地漂移到靠近恒星的近距离区域，并将大量固体和水输送到刚刚形成的、多岩石的内行星中，那么就会出现这种情况。资料来源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）
美国宇航局韦伯太空望远镜的发现支持了长期以来提出的行星形成过程
理论长期以来一直认为，在原行星盘寒冷的外部区域形成的冰卵石--也就是太阳系中彗星的起源区域--应该是行星形成的基本种子。这些理论的主要要求是，冰卵石应在气态盘的摩擦作用下向恒星内侧漂移，为行星提供固体和水。
这一理论的一个基本预测是，当冰卵石进入"雪线"内较温暖的区域时--冰在这里转变为水蒸气--它们应该释放出大量的冷水蒸气。这正是韦伯观测到的结果。
"韦伯最终揭示了内盘水蒸气与外盘冰卵石漂移之间的联系，"德克萨斯州圣马科斯市德克萨斯州立大学的首席研究员Andrea Banzatti说。"这一发现为利用韦伯望远镜研究岩质行星的形成开辟了令人兴奋的前景！"
该图比较了 GK Tau 圆盘和扩展的 CI Tau 圆盘中冷水和暖水的光谱数据，前者是一个紧凑的圆盘，没有圆环，后者在不同的轨道上至少有三个圆环。科学小组利用 MIRI 的 MRS（中分辨率光谱仪）前所未有的分辨能力，将光谱分离成探测不同温度下水的单条线。从上图中可以看到，这些光谱清楚地显示，与大的CI Tau盘相比，紧凑的GK Tau盘中冷水过多。下图显示了紧凑型 GK Tau 圆盘中过量的冷水数据减去扩展型 CI Tau 圆盘中的冷水数据。紫色的实际数据叠加在冷水模型光谱上。请注意它们是多么的接近。资料来源：NASA、ESA、CSA、Leah Hustak（STScI）、Andrea Banzatti（德克萨斯州立大学）
团队成员、纽约波基普西瓦萨学院（Vassar College）的科莱特-萨利克（Colette Salyk）解释说："过去，我们对行星的形成有一种非常静态的印象，几乎就像是有一些孤立的区域，行星就是从这些区域中形成的。现在我们确实有证据表明，这些区域可以相互影响。这也是太阳系中发生过的事情"。
研究人员利用韦伯望远镜的中红外成像仪（MIRI）研究了类太阳恒星周围的四个星盘--两个紧凑型，两个扩展型。据估计，这四颗恒星的年龄都在200万到300万年之间，只是宇宙时间中的新生儿。
这两个紧凑型星盘预计会经历高效的冰卵石漂移，将冰卵石送到与海王星轨道相当的距离内。相比之下，扩展盘的卵石则会被保留在多个环中，最远可达海王星轨道的六倍。
这幅图是对韦伯望远镜的中红外成像仪（MIRI）数据的解读，中红外成像仪对星盘中的水蒸气很敏感。它显示了卵石漂移和水含量在紧凑圆盘与带圆环和间隙的扩展圆盘之间的差异。在左侧的紧凑盘中，当冰雪覆盖的冰卵石向内漂向更靠近恒星的温暖区域时，它们畅通无阻。当它们越过雪线时，冰变成了水蒸气，为刚刚形成的岩石内行星提供了大量的水。右边是一个扩展的圆盘，上面有环状结构和缝隙。当冰雪覆盖的冰卵石开始向内飞行时，许多会被缝隙挡住，困在环中。较少的冰卵石能够穿过雪线，向圆盘内部区域输送水。资料来源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）
韦伯望远镜的观测目的是确定紧凑盘内部的岩石行星区域是否具有更高的水丰度，如果卵石漂移更有效率，并向内部行星输送大量固体物质和水，那么就会出现这种情况。研究小组选择使用 MIRI 的 MRS（中分辨率光谱仪），因为它对盘中的水蒸气非常敏感。
研究结果证实了人们的预期，与大圆盘相比，小圆盘中的水丰度高。当卵石漂移时，只要遇到压力凸起（压力增加），它们就会聚集在那里。这些压力陷阱并不一定会阻止卵石漂移，但它们确实会阻碍漂移。这似乎就是有环和缝隙的大圆盘中发生的情况。
目前的研究提出，大行星可能会造成压力增加的环，卵石往往会聚集在那里。这也可能是木星在我们太阳系中的作用--抑制冰卵石和水向我们小的、内部的、相对缺水的岩石行星输送。
数据刚收到时，研究小组一度对结果感到困惑。班扎蒂回忆说："有两个月的时间，我们一直停留在这些初步结果上，这些结果告诉我们，紧凑盘的水较冷，而大盘的水总体上较热。这毫无意义，因为我们选择的恒星样本温度非常接近。"
只有当班札蒂将紧凑盘的数据与大盘的数据重叠在一起时，答案才清晰地浮现出来： 紧凑盘的雪线内有额外的冷水，距离比海王星轨道近大约10倍。他说："现在我们终于清楚地看到，是冷水过多了。这是史无前例的，完全归功于韦伯更高的分辨能力！"
研究小组的研究成果发表在11月8日出版的《天体物理学杂志通讯》上。