天文學家首次在一顆巖石行星的大氣層中發(fā)現(xiàn)了水蒸氣。有趣的是，這顆行星位于其恒星的所謂宜居帶，是銀河系中最有希望尋找外星生命跡象的地方之一。
圖解：藝術(shù)家對K2-18b的印象。插圖:ESA/哈勃，M. Kornmesser
K2-18b行星位于110光年之外，2015年被開普勒太空天文臺發(fā)現(xiàn)。對這顆系外行星的初步掃描表明，它是一顆超級地球，也就是說，是一顆比地球大的巖質(zhì)行星，而且它有大氣層。根據(jù)這些觀測結(jié)果，再加上K2-18b位于宜居帶(恒星系統(tǒng)中水可能以液體形式存在的最佳位置)內(nèi)的事實，值得進一步研究。
倫敦大學學院的一個團隊使用哈勃太空望遠鏡對K2-18b的大氣進行了光譜測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一個獨特的水特征。這一重要發(fā)現(xiàn)的細節(jié)發(fā)表在《自然》雜志上。
這項研究的作者之一、倫敦大學學院的天文學家Angaelos Tsiaras在新聞電話會議上宣布，這是首次在非氣態(tài)巨星的行星上發(fā)現(xiàn)水蒸氣。這是第一次發(fā)現(xiàn)這類行星——一顆在宜居帶內(nèi)運行的行星——也是我們在太陽系外唯一知道的類地行星…他補充說道:“據(jù)我們目前所知，它是最適合人類居住的地方?！?/span>
以前曾在系外行星中發(fā)現(xiàn)過水蒸氣，但只在氣態(tài)巨行星中發(fā)現(xiàn)過。K2-18b是一顆類似海王星或天王星的冰巨星的可能性很小，更大的可能性是它是一顆超級地球。天文學家只能看到這顆系外行星的上層大氣，但它的體積是地球的兩倍，質(zhì)量是地球的8倍。重要的是，它的密度與火星相似，是典型氣體巨行星的三倍。這使得科學家們得出結(jié)論:K2-18b可能是一個以堅固的巖石內(nèi)核為特征的類地行星。
K2-18b圍繞著一顆暗淡的紅矮星運行，它只需要33天就可以完成它的主恒星的一圈軌道。在如此近的距離，聽起來可能K2-18b不像是在宜居帶內(nèi)，但因為紅矮星發(fā)出的輻射水平較低，它們的宜居帶與我們這樣的星系相比要近得多。研究人員在新聞發(fā)布會上指出，K2-18b受到的輻射與地球差不多，其溫度與我們在這里所經(jīng)歷的差不多。
遺憾的是，圍繞紅矮星運行的系外行星被認為是不適合居住的，因為這類恒星傾向于產(chǎn)生極其強大和頻繁的太陽耀斑。正如Tsiaras在新聞發(fā)布會上指出的，與地球相比，K2-18b上的條件可能“更惡劣”。哈勃望遠鏡觀測到的是一個清晰的水信號，但倫敦大學學院的研究人員并不確定K2-18b的大氣中有多少水，也不確定它的表面是否存在液態(tài)水。通過一系列的模型，科學家們表明，K2-18b的大氣中可能只含有0.01%的水，或多達50%的水。
這顯然是一個巨大的差異。
研究報告的另一位作者Giovanna Tinetti在回答Gizmodo提出的一個問題時解釋說，之所以會有如此大的范圍，是因為哈勃望遠鏡只能探測到光譜上的水信號，而且“與其他分子相比，很難量化水的含量”。但Tinetti 在新聞發(fā)布會上說，無論水量多少，水的信號都“非常強烈”。她說，未來的研究將集中于縮小這一巨大的差異。
超級地球的一個有趣的特征是，它們中的大多數(shù)可能是水世界——完全被深的全球海洋覆蓋的類地行星。當Gizmodo問Tinetti K2-18b是否有可能成為一個水世界時，她說，考慮到模型的結(jié)果，這是一個“很好的可能性”，但目前的數(shù)據(jù)既不能證實也不能排除這種情況。
沒有參與這項研究的哈佛大學行星科學家Li Zeng說，這個結(jié)果“并不令人驚訝”，因為他預(yù)計許多大小與K2-18b相似的系外行星“內(nèi)部大部分都有水”， 他在電子郵件中告訴Gizmodo。他說，這項研究與他自己的工作是一致的。今年早些時候，Li和他的同事提出的證據(jù)表明，超級地球水世界的海洋可能有數(shù)百甚至數(shù)千公里深。
除了水，哈勃還發(fā)現(xiàn)了氫的蹤跡，這一發(fā)現(xiàn)引起了華威大學物理學家、系外大氣專家Tom Louden的興趣。. Louden說，這篇論文的結(jié)果“令人興奮”，而且“在確定系外行星大氣的進化史方面意義重大”。然而，與此同時，Louden說這些發(fā)現(xiàn)可能會對地球孕育生命的潛力造成打擊。Louden在給Gizmodo的電子郵件中說:“結(jié)果表明，這顆行星K2-18b保留了一部分，或者可能是全部，它在形成過程中收集的由氫和氦組成的'初級大氣’。
這表明，從恒星發(fā)出的輻射并沒有太強烈或有效地剝離它的大氣，這可能是一個好消息，因為我們預(yù)計會有許多類似地球的行星存在于這種類型的恒星周圍，因為這可能意味著它們的大氣可以保持穩(wěn)定?！?/span>
與此同時，這一消息也對人類的宜居性造成了潛在的危害。他說，如果“大多數(shù)行星一產(chǎn)生就有一個由氫和氦組成的超大的大氣層，它們無法擺脫，這可能會使復(fù)雜生命的發(fā)展更加困難——在這個階段我們只是知道的不夠多。
在新聞發(fā)布會上，Ingo Waldmann討論了K2-18b上的原始氣體如何影響地球孕育生命的能力。
“氫的大氣層是可以居住的。”他說，根據(jù)理論模型，沒有理由不這樣認為。他指出，目前我們對宜居性的偏見非?！耙缘厍驗橹行摹?，
這是合理的，因為地球是我們所知道的唯一適合居住的星球。因此，Waldmann說，未來的研究應(yīng)該調(diào)查富氫環(huán)境下的宜居性。
顯然，就承載生命的能力而言，K2-18b可謂好壞參半。和地球一樣，它氣候溫和，地核多巖石，有水。不利的一面是，K2-18b正處于一顆有潛在危險的紅矮星的軌道上，它的大氣中充滿了原始氣體——更不用說它與地球相比的巨大體積和質(zhì)量了，這對于宜居性來說是一個未知的變量。
這顆系外行星是未來研究的一個奇妙又吸引人的課題，但有一件事仍然非常清楚:對真正類地行星的探索仍在繼續(xù)。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. gizmodo-George Dvorsky-橘子
如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請于三十日以內(nèi)聯(lián)系作者刪除
轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處
翻譯：天文志愿文章組-橘子
審核：天文志愿文章組-
終審：天文志愿文章組-PN結(jié)
排版：天文志愿文章組-零度星系
美觀：天文志愿文章組-
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.原文來自：https://gizmodo.com/water-vapor-detected-in-the-atmosphere-of-a-potentially-1838038882 （必須保留原文鏈接！！，請自行插入原文鏈接）
本文由天文志愿文章組-橘子翻譯自gizmodo的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請于三十日以內(nèi)聯(lián)系運營者刪除。
注意：所有信息數(shù)據(jù)龐大，難免出現(xiàn)錯誤，還請各位讀者海涵以及歡迎斧正。
全文排版：天文在線（零度星系）
轉(zhuǎn)載請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處
浩瀚宇宙無限寬廣 穹蒼之美盡收眼底
