意外！科学家的惊人举动，系外类地行星光谱中首次发现水分子
有史以来第一次 ， 天文学家在系外岩石行星的大气层中发现了水蒸气 。 有趣的是 ， 这颗行星位于其恒星所谓的宜居带中 ， 让它成为银河系中最有希望找到地外生命迹象的地方之一 。
由开普勒太空天文台发现的K2-18b行星位于110光年之外 。 初步扫描表明 ， 这颗系外行星是一颗超级地球 ， 也就是说 ， 它是一颗比地球大的岩石行星 ， 而且具有大气层 。 这些观测结果 ， 再加上K2-18b位于宜居带——恒星系统中液态水能存在的好位置——内的事实 ， 让它值得进一步的研究 。
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K2-18b艺术家概念图图源：ESA/哈勃 ， M.科恩梅塞
伦敦大学学院的团队用哈勃太空望远镜对K2-18b的大气进行了光谱研究 ， 结果发现了独特的水信号 。 这一重要发现的细节发表在《自然》杂志上 。
“这是我们首次在气态巨行星之外的行星上发现水蒸气 。 ”这项新研究的作者之一、伦敦大学学院的天文学家安吉洛斯·钱雅拉斯在举行的新闻电话会议上宣布 ， “这是第一次在宜居带内探测到这种行星 ， 也是我们已知存在水分的唯一一颗太阳系外的[类地]行星 。 ”他补充道：“它是我们目前知道的最可能适合人类居住的地方 。 ”
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以前 ， 系外行星中曾发现过水蒸气 ， 但只限于气态巨行星 。 K2-18b有很小可能性是一颗冰冻巨行星 ， 类似海王星或天王星 ， 但它是超级地球的可能性更大 。 天文学家们只能看到这颗系外行星的上层大气 ， 但它的体积是地球的两倍,质量是地球的八倍 。 重要的是 ， 它的密度与火星差不多 ， 是典型气态巨行星的三倍 。 这让科学家们得出结论：K2-18b可能是颗类地行星 ， 有个固态岩石核心 。
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图源：americaspace
K2-18b围绕着一颗暗淡的红矮星运行 ， 只需33天就绕母恒星一周 。 距离恒星这么近 ， 听上去K2-18b不像在宜居带内 ， 但由于红矮星的辐射较小 ， 与我们这样的恒星系相比 ， 它们的宜居带离恒星近得多 。 研究人员在新闻发布会上指出 ， K2-18b接受的辐射量与地球差不多 ， 其温度也与我们在这里感受到的差不多 。
遗憾的是 ， 由于红矮星常常产生异常强烈且频繁的恒星耀斑 ， 通常认为环绕其的系外行星很可能不宜居住 。 钱雅拉斯在新闻发布会上指出 ， 与地球相比 ， K2-18b上的条件可能“更加恶劣” 。
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恒星耀斑图源：phys
哈勃望远镜观测到了清晰的水信号 ， 但伦敦大学学院的研究人员并不确定K2-18b的大气中有多少水 ， 也不确定它的表面是否存在液态水 。 通过一系列建模 ， 科学家们指出 ， K2-18b的大气的含水量可能少至0.01% ， 或者多达50% 。
这显然是个巨大的差异 。
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研究报告的另一位作者乔瓦娜·迪内提在回答小发明网站对此提出的问题时解释说 ， 之所以会有如此大的差距 ， 是因为哈勃望远镜只能探测到光谱里的水信号 ， 而“与其他分子相比 ， 很难定量计算水的含量” 。 但迪内提在新闻发布会上说 ， “无论含水量是多是少” ， 信号都“非常强烈” 。 她说 ， 未来的研究将致力于减小这一巨大的差异 。
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图源：NASA
超级地球一个有趣的特征是 ， 它们大多数可能是水世界——全球完全被深海覆盖的类地行星 。 当小发明网站问迪内提K2-18b是否可能是个水世界时 ， 她说 ， 考虑到模型的结果 ， “可能性很大” ， 但目前的数据既不能证实也不能排除这种情况 。
哈佛大学的行星科学家李曾没有参与这项新研究 ， 他在电子邮件中对小发明网站说 ， 这个结果“并不令人意外” ， 因为他预计许多与K2-18b大小相似的系外行星“内部的主要成分是水” 。 他说 ， 新发现与他自己的研究一致 。 今年早些时候 ， 李和他的同事提岀的证据表明 ， 超级地球水世界里可能有数百甚至数千公里深的海洋 。
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除了水外,哈勃还发现了氢的痕迹 ， 这一发现引起了沃维克大学物理学家、系外行星大气研究专家汤姆·劳登的兴趣 。 劳登说 ， 新论文的结果“当然令人兴奋” ， 而且“对确定系外行星大气的演化史相当重要 。 ”然而 ， 与此同时 ， 这一新发现可能会给该行星孕育生命的能力造成负面影响 ， 劳登说 ， 他没有参与这项新研究 。
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图源：syfy
劳登在给小发明网站的电子邮件中说：“结果表明 ， K2-18b这颗行星保留了部分 ， 或者可能是全部的‘原始大气′ ， 这层大气由行星形成过程中[收集的]氢氦组成 。 这表明 ， 恒星的辐射不够强烈 ， 未能有效地剥离行星的大气 ， 这对这类恒星周围类似地球的行星而言可能是个好消息 ， 因为这可能意味着它们的大气可以保持稳定 。 我们认为应该有很多这样的行星 。
与此同时 ， 这一消息也可能让行星变得不宜居住 。 他说 ， 如果“大多数行星一开始就有很大一个由氢氦组成的大气层 ， 而又难以使之散逸 ， 复杂生命的发展可能会变得更加困难——在这个阶段 ， 我们只是知道得不够多 。 ”
新闻发布会上 ， 英戈·瓦达曼提到了原始气体对K2-18b孕育生命能力的影响 。
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图源：salon
“含氢的大气层也可以居住 。 ”他说 ， 没有理由认为这不符合理论模型 。 他指出 ， 我们目前对可居住性存在偏见 ， 非常“以地球为中心” ， 考虑到地球是我们唯一所知的宜居星球 ， 这很合理 。 因此 ， 瓦达曼说 ， 应该把宜居性扩展到富氢大气层的背景下 ， 再进行未来的研究 。
显然 ， 就承载生命的能力而言 ， K2-18b是一个好坏参半的组合 。
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图源：edgy
和地球一样,它气候温和 ， 有个岩石核心 ， 存在水 。 缺点是K2-18b围绕着一颗可能不利的红矮星运行 ， 大气中充满了原始气体——更不用说它比地球大得多的体积和质量了 ， 就宜居性而言 ， 这是一个未知变量 。
在未来的研究中 ， 这颗系外行星是个奇妙而又令人干着急的课题 ， 但有一件事仍然非常清晰：我们还在继续寻找着和地球真正相似的行星 。
作者：GeorgeDvorsky
FY：Alkaid虞
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