到目前為止，發(fā)現(xiàn)了4000多顆系外行星，看起來似乎正處于發(fā)現(xiàn)我們是否在宇宙中孤立無援的邊緣。遺憾的是，對(duì)這些行星知之甚少，在大多數(shù)情況下，只知道它們的質(zhì)量和半徑。了解一顆行星是否可以容納生命需要更多的信息。目前，一個(gè)極其重要的信息缺失是它們大氣的存在、組成和結(jié)構(gòu)。大氣中的水、氧和甲烷的跡象都是行星可能存在生命的跡象?，F(xiàn)在，第一次成功地探測(cè)到了一個(gè)可能適合居住系外行星大氣中的水蒸氣，其研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)表在《自然天文學(xué)》期刊上。

行星大氣層在塑造其內(nèi)部或表面條件方面起著至關(guān)重要的作用(如果它有這樣的條件的話)。它的組成、穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)都提供了關(guān)于它在那里是什么樣子的重要線索。因此，通過大氣研究，可以了解這個(gè)星球的歷史，調(diào)查它的宜居性，并最終發(fā)現(xiàn)生命的跡象。檢查系外行星時(shí)使用的主要方法是凌日光譜學(xué)，這涉及到當(dāng)一顆行星在其主星前面經(jīng)過時(shí)觀察星光。當(dāng)它通過時(shí)，恒星光通過行星的大氣層被過濾，光被吸收或偏轉(zhuǎn)，取決于大氣層由什么化合物組成。

因此，大氣在我們?cè)噲D觀察的恒星光中留下了一個(gè)特征性的足跡。進(jìn)一的分析可以幫助我們將這些足跡與已知元素和分子相匹配，例如水或甲烷。目前，對(duì)系外行星大氣研究是有限的，因?yàn)檫@種測(cè)量需要非常高的精度，而目前的儀器并不能提供這種精度。但是在氣態(tài)行星的大氣層中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了來自水的分子特征，類似于木星或海王星，它以前從未在較小的行星上出現(xiàn)過（直到現(xiàn)在）。

K2-18b

K2-18b于2015年被發(fā)現(xiàn)，K2-18b距離地球110光年，是美國(guó)宇航局開普勒宇宙飛船發(fā)現(xiàn)的數(shù)百顆“超級(jí)地球”：質(zhì)量介于地球和海王星之間的行星之一。它是一顆質(zhì)量是地球八倍的行星，它圍繞著一顆所謂的“紅矮星”運(yùn)行，這顆恒星比太陽要冷得多。然而，K2-18b位于該恒星的“宜居區(qū)”，這意味著它有合適的溫度來支持液態(tài)水?？紤]到它的質(zhì)量和半徑，K2-18b不是一顆氣態(tài)行星，但具有巖石表面的可能性很高。開發(fā)了算法，利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡提供的數(shù)據(jù)，利用凌日光譜學(xué)分析這顆行星過濾的星光。

這使我們能夠第一次成功探測(cè)到非氣態(tài)行星周圍有水蒸氣的大氣，非氣態(tài)行星也位于其恒星的宜居帶內(nèi)。為了將系外行星定義為宜居行星，有一長(zhǎng)串需要滿足的要求。其中之一是，地球需要在宜居地帶，那里的水可以液體的形式存在。這顆行星還必須有一個(gè)大氣層，以保護(hù)行星免受來自其主星的任何有害輻射。另一個(gè)重要因素是水的存在，正如我們所知，水對(duì)生命至關(guān)重要。雖然有許多其他的宜居性標(biāo)準(zhǔn)，例如大氣中氧的存在，但現(xiàn)在的研究已經(jīng)使K2-18b成為迄今為止最好的候選者。

它是唯一顆滿足宜居三個(gè)要求的系外行星：合適的溫度，大氣和水的存在。然而，根據(jù)目前的數(shù)據(jù)，我們不能確切地說，維持生命的可能性有多大。數(shù)據(jù)僅限于光譜的一個(gè)區(qū)域（這顯示了光是如何按波長(zhǎng)分解的）在那里水占主導(dǎo)地位，因此不幸的是，其他分子無法得到證實(shí)。隨著下一代望遠(yuǎn)鏡，如詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡和阿里爾太空任務(wù)，將能夠找到更多關(guān)于K2-18b的化學(xué)成分，云層覆蓋和大氣結(jié)構(gòu)的信息，這將幫助我們了解它的宜居程度。

博科園｜文：Angelos Tsiaras/The Conversation

參考期刊《自然天文學(xué)》

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