天文學(xué)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(duì)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(tái)發(fā)現(xiàn)。對(duì)這顆系外行星的初步掃描表明，它是一顆超級(jí)地球，也就是說(shuō)，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(cè)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(shí)，值得進(jìn)一步研究。

倫敦大學(xué)學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)K2-18b的大氣進(jìn)行了光譜測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一個(gè)獨(dú)特的水特征。這一重要發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)發(fā)表在《自然》雜志上。

這項(xiàng)研究的作者之一、倫敦大學(xué)學(xué)院的天文學(xué)家Angaelos Tsiaras在新聞電話會(huì)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(yùn)行的行星——也是我們?cè)谔?yáng)系外唯一知道的類地行星…他補(bǔ)充說(shuō)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(guò)水蒸氣，但只在氣態(tài)巨行星中發(fā)現(xiàn)過(guò)。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(jí)地球。天文學(xué)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(xué)家們得出結(jié)論:K2-18b可能是一個(gè)以堅(jiān)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(yùn)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(lái)可能K2-18b不像是在宜居帶內(nèi)，但因?yàn)榧t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(huì)上指出，K2-18b受到的輻射與地球差不多，其溫度與我們?cè)谶@里所經(jīng)歷的差不多。

遺憾的是，圍繞紅矮星運(yùn)行的系外行星被認(rèn)為是不適合居住的，因?yàn)檫@類恒星傾向于產(chǎn)生極其強(qiáng)大和頻繁的太陽(yáng)耀斑。正如Tsiaras在新聞發(fā)布會(huì)上指出的，與地球相比，K2-18b上的條件可能“更惡劣”。哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的是一個(gè)清晰的水信號(hào)，但倫敦大學(xué)學(xué)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(guò)一系列的模型，科學(xué)家們表明，K2-18b的大氣中可能只含有0.01%的水，或多達(dá)50%的水。

這顯然是一個(gè)巨大的差異。

研究報(bào)告的另一位作者Giovanna Tinetti在回答Gizmodo提出的一個(gè)問(wèn)題時(shí)解釋說(shuō)，之所以會(huì)有如此大的范圍，是因?yàn)楣h(yuǎn)鏡只能探測(cè)到光譜上的水信號(hào)，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(huì)上說(shuō)，無(wú)論水量多少，水的信號(hào)都“非常強(qiáng)烈”。她說(shuō)，未來(lái)的研究將集中于縮小這一巨大的差異。

超級(jí)地球的一個(gè)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(dāng)Gizmodo問(wèn)Tinetti K2-18b是否有可能成為一個(gè)水世界時(shí)，她說(shuō)，考慮到模型的結(jié)果，這是一個(gè)“很好的可能性”，但目前的數(shù)據(jù)既不能證實(shí)也不能排除這種情況。

沒(méi)有參與這項(xiàng)研究的哈佛大學(xué)行星科學(xué)家Li Zeng說(shuō)，這個(gè)結(jié)果“并不令人驚訝”，因?yàn)樗A(yù)計(jì)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(shuō)，這項(xiàng)研究與他自己的工作是一致的。今年早些時(shí)候，Li和他的同事提出的證據(jù)表明，超級(jí)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(xué)物理學(xué)家、系外大氣專家Tom Louden的興趣。. Louden說(shuō)，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(jìn)化史方面意義重大”。然而，與此同時(shí)，Louden說(shuō)這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)對(duì)地球孕育生命的潛力造成打擊。Louden在給Gizmodo的電子郵件中說(shuō):“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(guò)程中收集的由氫和氦組成的'初級(jí)大氣’。

這表明，從恒星發(fā)出的輻射并沒(méi)有太強(qiáng)烈或有效地剝離它的大氣，這可能是一個(gè)好消息，因?yàn)槲覀冾A(yù)計(jì)會(huì)有許多類似地球的行星存在于這種類型的恒星周圍，因?yàn)檫@可能意味著它們的大氣可以保持穩(wěn)定?！?/span>

與此同時(shí)，這一消息也對(duì)人類的宜居性造成了潛在的危害。他說(shuō)，如果“大多數(shù)行星一產(chǎn)生就有一個(gè)由氫和氦組成的超大的大氣層，它們無(wú)法擺脫，這可能會(huì)使復(fù)雜生命的發(fā)展更加困難——在這個(gè)階段我們只是知道的不夠多。

在新聞發(fā)布會(huì)上，Ingo Waldmann討論了K2-18b上的原始?xì)怏w如何影響地球孕育生命的能力。

“氫的大氣層是可以居住的?！彼f(shuō)，根據(jù)理論模型，沒(méi)有理由不這樣認(rèn)為。他指出，目前我們對(duì)宜居性的偏見非?！耙缘厍?yàn)橹行摹保?/span>

這是合理的，因?yàn)榈厍蚴俏覀兯赖奈ㄒ贿m合居住的星球。因此，Waldmann說(shuō)，未來(lái)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(xiǎn)的紅矮星的軌道上，它的大氣中充滿了原始?xì)怏w——更不用說(shuō)它與地球相比的巨大體積和質(zhì)量了，這對(duì)于宜居性來(lái)說(shuō)是一個(gè)未知的變量。

這顆系外行星是未來(lái)研究的一個(gè)奇妙又吸引人的課題，但有一件事仍然非常清楚:對(duì)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(xué)名詞

3. gizmodo-George Dvorsky-橘子

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)于三十日以內(nèi)聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請(qǐng)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(xué)名詞

3.原文來(lái)自：https://gizmodo.com/water-vapor-detected-in-the-atmosphere-of-a-potentially-1838038882 （必須保留原文鏈接?。?，請(qǐng)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(qǐng)于三十日以內(nèi)聯(lián)系運(yùn)營(yíng)者刪除。

注意：所有信息數(shù)據(jù)龐大，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，還請(qǐng)各位讀者海涵以及歡迎斧正。

結(jié)束，感謝您的閱讀與關(guān)注

全文排版：天文在線（零度星系）

轉(zhuǎn)載請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處

浩瀚宇宙無(wú)限寬廣 穹蒼之美盡收眼底