美国国家航空航天局（以下称之为NASA）詹姆斯·韦伯太空望远镜对 K2-18 b 一颗质量是地球 8.6 倍的系外行星进行的一项新调查揭示了含碳分子的存在，包括甲烷和二氧化碳。韦伯的发现补充了最近的研究，表明 K2-18 b 可能是一颗海鲸系外行星，它有可能拥有富含氢的大气层和被水和海洋覆盖的表面。
对这颗宜居带系外行星大气特性的首次了解来自NASA哈勃太空望远镜的观测，这促使进一步的研究改变了我们对该系统的理解。
K2-18 b 围绕宜居带内的冷矮星 K2-18 运行，位于狮子座，距地球 120 光年。K2-18 b 等系外行星的大小介于地球和海王星之间，与太阳系中的任何行星都不同。附近缺乏类似的行星意味着人们对这些“亚海王星”知之甚少，而且它们大气层的性质也是天文学家们争论的焦点。
海王星以下的 K2-18 b 可能是海鲸系外行星的说法很有趣，因为一些天文学家认为这些世界是寻找系外行星生命存在证据的有希望的环境。
剑桥大学天文学家、宣布这些结果的论文的主要作者 Nikku Madhusudhan 解释说：“我们的研究结果强调了在寻找其他地方生命时考虑不同的宜居环境的重要性。” “传统上，在系外行星上寻找生命主要集中在较小的岩石行星上，但较大的海西亚世界显然更有利于大气观测。”
丰富的甲烷和二氧化碳以及氨的短缺支持了这样的假设：K2-18 b 的富氢大气层下可能存在水海洋。这些最初的韦伯观测结果还提供了一种可能检测到二甲硫醚 (DMS) 分子的可能性。在地球上，这只能由生命产生。地球大气中的大部分 DMS 是由海洋环境中的浮游植物排放的。
DMS 的推论不够稳健，需要进一步验证。“即将进行的韦伯观测应该能够确认 K2-18 b 大气中是否确实存在显着水平的 DMS，”Madhusudhan 解释道。
虽然 K2-18 b 位于宜居带，并且现在已知含有含碳分子，但这并不一定意味着这颗行星可以支持生命。这颗行星的体积很大——半径是地球半径的2.6倍——意味着这颗行星的内部可能包含一个像海王星一样的高压冰地幔，但具有更薄的富氢大气层和海洋表面。据预测，海斯世界将拥有海洋。然而，海洋也可能太热而无法居住或成为液体。
卡迪夫大学的团队成员苏巴吉特·萨卡解释说：“虽然我们的太阳系中不存在这种行星，但亚海王星是迄今为止银河系中已知的最常见的行星类型。” “我们已经获得了迄今为止最详细的宜居带亚海王星光谱，这使我们能够计算出其大气中存在的分子。”
甲烷和二氧化碳的检测以及氨的短缺支持了 K2-18 b 富氢大气层下可能存在水海洋的假设。
K2-18 b 的质量是地球的 8.6 倍，绕着宜居带中的冷矮星 K2-18 运行，距离地球 120 光年。
描述像 K2-18 b 这样的系外行星的大气特征——意味着识别它们的气体和物理条件——是天文学中一个非常活跃的领域。然而，这些行星的光芒实际上被它们更大的母恒星的光芒所掩盖，这使得探索系外行星的大气层变得特别具有挑战性。
研究小组通过分析 K2-18 b 母星穿过系外行星大气层时发出的光来避开这一挑战。K2-18 b 是一颗凌日系外行星，这意味着我们可以在它经过主恒星表面时检测到亮度下降。这就是 2015 年 NASA 的 K2 任务首次发现这颗系外行星的方式。这意味着在凌日期间，一小部分星光将穿过系外行星的大气层，然后到达像韦伯这样的望远镜。星光穿过系外行星大气层时留下的痕迹，天文学家可以将其拼凑起来以确定系外行星大气层中的气体。
Madhusudhan 表示：“这一结果之所以成为可能，是因为 Webb 具有扩展的波长范围和前所未有的灵敏度，只需两次凌日即可实现对光谱特征的稳健检测。” “相比之下，韦伯望远镜的一次凌日观测提供了与哈勃望远镜几年来在相对较窄的波长范围内进行的八次观测相当的精度。”
剑桥大学的团队成员萨瓦斯·康斯坦丁努 (Savvas Constantinou) 解释说：“这些结果只是对 K2-18 b 的两次观测的结果，还有更多观测结果。”“这意味着我们在这里的工作只是韦伯可以做什么的早期演示。在宜居带系外行星中进行观察。”
该团队的研究结果被《天体物理学杂志快报》接受发表。
该团队现在打算利用望远镜的 MIRI（中红外仪器）摄谱仪进行后续研究，他们希望进一步验证他们的发现，并为 K2-18 b 的环境条件提供新的见解。
马杜苏丹总结道：“我们的最终目标是在一颗宜居系外行星上识别生命，这将改变我们对宇宙中位置的理解。” “我们的发现是在这一探索中朝着更深入地了解海斯世界迈出的有希望的一步。”
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯正在解开太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，并探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是一个由 NASA 及其合作伙伴 ESA（欧洲航天局）和加拿大航天局领导的国际计划。
原创文章，作者：科学，如若转载，请注明出处：https://www.kejixun.com/article/580915.html
