科學家首次在一顆系外行星上探測到了水

2020-08-29 天文在線

這顆編號為K2-18b的系外行星與地球不盡相同，卻十分相似。

圖解：藝術家想像中的K2-18b（右），圍繞於紅矮星K2-18（左）。兩者之間為尚未確認的系外行星候選者K2-18c。

好消息：我們正駛出110光年以外！儘管可能還不太夠，但科學家們剛在尋找地球以外的宜居星球上取得重大突破，一個天文組在一顆超級地球的大氣中探測到了水蒸氣。

在《自然天文學》上刊登的一篇研究指出，這是首次成功在系外行星上探測到水。

圖解：藝術家對銀河系太陽系外行星之普遍性的描繪。2013年，克卜勒任務的天文學家推算整個銀河系可能包藝含多達4,000億顆系外行星，幾乎星系內每顆恆星都有一顆行星。

該篇研究的主作者安吉洛斯·希亞拉斯博士，倫敦大學學院物理學與天文學系的一名研究助理，在周二的電話採訪中強調了這一探測結果的重要性。

他說，：「這是目前已知的唯一一顆有適宜溫度能夠形成水的系外行星，含水的大氣層使它成為目前已知的可居住性最高的星球。」

該編號為K2-18b的行星體積約為地球的2倍，質量約是其8倍。它繞K2-18紅矮星運行，其體積不足太陽的一半，位於地球110光年外的獅子座星系團中。

圖：獅子座星系團

這顆行星於2015首次被發現，該天文組使用哈勃太空望遠鏡獲得的檔案數據來觀察其在主恆星和地球之間的類似「凌日」的現象，也就是當行星經過恆星表面會遮蔽一部分恆星光從而留下痕跡。 「凌」讓天文學家可以使用一種叫

透射光譜圖的技術來分析這種痕跡。這個過程使他們發現了水蒸氣以及氫和氦的存在。

圖解：太空船STEREO B在調整期間，以紫外線拍攝到的月球凌日影像。由於太空船至月球的距離比地球遠了許多倍，因此月球遠比在地球上看見的小許多。

希亞拉斯說，「我們太想知道結果了，太想找到水了，因為水是一種易形成的分子，並且與生命息息相關。」

然而，僅僅因為這顆行星的大氣中可能存在水並擁有和地球相似的溫度，也不意味著我們就該收拾收拾往遙遠的那方奔了。在人類移居前，科學家還要對K2-18b進行更多的了解和考證。

例如，這顆行星大氣的含水量在0.01%-50%之間不等，說明它可能極潮溼或極乾旱。以及由於其質量大於地球，地表引力會更強，行走將會艱難得多。

而且這顆行星與其主恆星距離太近，導致紫外輻射更強。

該天文組希望未來可以藉助望遠鏡對K2-18b進行更多的觀察和了解，如果可能的話，還想找到更多類似的行星來加深對其他星球相較於地球的宜居性的理解。

希亞拉斯說，「我們唯一的問題就是......宜居性的問題。」

英戈·瓦爾德曼博士，該篇研究的合著者，也是倫敦大學學院物理學與天文學系的一名高級研究助理，解釋說如果這顆行星上存在生物，那麼一定會進化成和地球生物不同的樣子。

瓦爾德曼在電話採訪中說，「我們需要明白一點，我們所說的宜居性是一個針對地球的概念。我們已知了一個宜居的星球，也就是我們的地球，而現在又有了一個可能宜居的二號星球。」

他補充說，「但或許它現在還不是你的度假目的地。」

圖：發現號太空梭在STS-82維修任務中拍攝的哈勃空間望遠鏡

摘要：在過去的十年中，從太空和地面進行的觀察發現，在熾熱的氣態系外行星大氣中，水是僅次於氫的最豐富的分子種類。水是氧的主要分子載體，是行星起源和演化機理的示蹤劑。而對於溫和的類地行星而言，水的存在是宜居環境的關鍵指標。由於體積小且相對較冷，這些行星及其大氣層最難觀察，因此迄今尚未發現大氣光譜特徵。

更接近後者的超級地球（質量比10個地球輕的行星）可能為我們提供了第一個機會，以光譜學的方式研究此類行星的特性，因為它們最適合進行「凌」的觀測。 本文中，我們報告了在K2-18 b大氣中探測到的水的光譜特徵，它位於M型紅矮星7號的宜居範圍內，其質量相當於8個地球，具有很高的統計置信度（大氣可探測性指數5 = 5.0，〜3.6σ）。 另外，推導出的平均分子量表明大氣中包含一些氫。我們用哈勃太空望遠鏡/廣角攝像機3號記錄觀測結果，並用我們專用的、公開可用的算法進行分析。儘管有關M型紅矮星是否適合容納宜居星球的問題仍在討論中，但K2-18 b提供了一個前所未有的機會來深入了解宜居星球的組成和氣候。

圖：超級地球克卜勒-10b（右）與地球大小比較圖

作者: Passant Rabie

FY: 小草裙

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