艺术家对K2-18b的印象,第一个可能适合居住的超级地球,在那里发现了水蒸气(ESA/Hubble/M Kornmesser/PA)

我们是如何首次在一颗可能适宜居住的系外行星上发现水的

k2 - 18b现在是最有可能适合居住的系外行星。

到目前为止,我们已经发现了4000多颗系外行星(围绕太阳以外的恒星运行的行星),似乎我们正处于发现的边缘我们是否在宇宙中是孤独的.遗憾的是,我们对这些行星知之甚少——在大多数情况下,我们只知道它们的质量和半径。

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要了解一颗行星是否可以存在生命需要更多的信息。目前,一个极其重要的信息被遗漏了,那就是它们大气层的存在、组成和结构。大气中有水、氧气和甲烷的迹象都是一颗行星可能存在生命的迹象。

现在,我们第一次成功地探测到一颗可能适合居住的系外行星大气中的水蒸气。我们的研究结果已经出版自然天文学

一颗行星的大气层在形成其内部环境或其表面(如果有的话)的环境中起着至关重要的作用。它的组成、稳定性和结构都提供了重要的线索,让我们了解它在那里的样子。因此,通过大气研究,我们可以了解这颗行星的历史,调查它的可居住性,并最终发现生命的迹象。

我们使用的主要方法当研究系外行星是交通光谱学。这包括当一颗行星从它的主恒星前面经过时观察恒星的光线。当它凌日的时候,恒星的光被行星的大气层过滤——光线被吸收或偏转,这取决于大气层的组成成分。

因此,大气在我们试图观测的恒星光中留下了一个独特的足迹。进一步的分析可以帮助我们将这些足迹与已知的元素和分子(如水或甲烷)进行匹配。

目前,对系外行星大气的研究是有限的,因为这种测量需要非常高的精度,而目前的仪器并不能提供这种精度。但是在类似于木星或海王星的气态行星的大气中已经发现了水的分子特征。迄今为止,它从未在较小的行星上被发现过。

K2-18 b

K2-18 b被发现它是美国宇航局开普勒宇宙飞船发现的数百颗“超级地球”之一。“超级地球”是指质量介于地球和海王星之间的行星。它是一颗质量是地球八倍的行星,围绕着一个所谓的“红矮星”明星它比太阳凉爽得多。

然而,K2-18b位于宜居区这意味着它有适合液态水存在的温度。考虑到它的质量和半径,k2 - 18b不是气态行星,但其表面很有可能是岩石。

我们开发了算法,利用凌日光谱学分析这颗行星过滤的星光,数据由哈勃太空望远镜

哈勃太空望远镜©NASA
哈勃太空望远镜©NASA

这使我们第一次成功地探测到一颗非气态行星周围有水蒸气的大气层,这颗行星也位于其恒星的宜居带内。

为了将一颗系外行星定义为宜居行星,需要满足一长串的要求。其一,这颗行星需要处于可居住地带,在那里水可以以液态形式存在。这颗行星也需要有大气层来保护它免受来自其主星的有害辐射。

另一个重要元素是水的存在,众所周知,水对生命至关重要。虽然还有许多其他的宜居标准,例如大气中是否有氧气,但我们的研究使K2-18b成为迄今为止最好的候选者。它是唯一一颗满足适宜居住三个条件的系外行星:合适的温度、大气和水的存在。

然而,根据目前的数据,我们还不能确切地说,这颗行星支持生命的可能性有多大。我们的数据仅限于光谱的一个区域——这显示了光是如何被波长分解的——在这个区域水占主导地位,所以不幸的是,其他分子不能被确认。

首先很多吗?

下一代的望远镜,比如詹姆斯韦伯太空望远镜阿里尔太空任务,我们将能够找到更多关于k2 - 18b的化学成分、云层覆盖率和大气结构的信息。这将帮助我们了解它有多适合居住。

这些任务也可以使在其母星的可居住带中对其他岩石天体进行类似的探测变得更容易。

那肯定是令人兴奋的。由于k2 - 18b距离地球110光年,在可预见的未来,即使使用微型机器人探测器,它也不是我们真正能够造访的星球。

令人兴奋的是,我们在更近的地方发现类似的行星可能只是时间问题。因此,我们可能正在回答这个古老的问题:我们在宇宙中是否真的是孤独的。

本文转载自谈话在知识共享许可下。读了原文


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