科学家在可能适宜居住的超级地球大气层中首次发现了水

根据一项新的研究，天文学家首次向太阳系外的系外行星的大气层中观测，发现了可能支持生命存在的水蒸气和温度。

这颗系外行星被称为K2-18b，其质量是地球的8倍，被称为超级地球，或介于地球和海王星质量之间的系外行星。它围绕着狮子座中一颗距地球110光年的红矮星运行。这颗行星于2015年首次被美国宇航局的开普勒太空飞船发现。

一个研究团队使用了哈勃太空望远镜在2016年至2017年间收集的存档数据，这些数据捕捉到了恒星穿过这颗系外行星大气层时发出的星光。研究人员说，当他们通过算法处理数据时，他们清楚地看到了大气中水蒸气的特征。他们还观察了大气中氢和氦的特征，这两种元素是宇宙中最丰富的元素。

研究人员表示，检测大气中水汽的太阳系外行星是特别令人兴奋的，因为这颗系外行星也位于其恒星的宜居区，其中包括在该星球表面适合液态水存在的温度和潜在的支持生命生存的条件。

研究人员周三在《自然天文学》杂志上发表了他们的发现。

伦敦大学学院外太空化学数据中心的研究人员、该研究报告的作者安杰洛斯·齐阿拉斯说:“在地球以外的一个可能适宜居住的星球上发现水是一件非常令人兴奋的事情。”“K2-18b并不是‘地球2.0’，因为它重得多，大气成分也不同。然而，它让我们更接近于回答一个基本问题:地球是独一无二的吗?”

这颗系外行星每33天绕恒星一周，它离恒星的距离比地球离太阳的距离要近得多。但是红矮星也比我们的太阳冷得多。根据研究人员的计算，他们认为这颗行星的温度甚至可能与地球相似。但由于数据的限制，这一范围扩大到包括比地球温度低得多或高得多的温度。

然而，这颗红矮星是一颗活跃的恒星，它很可能将这颗系外行星暴露在比地球接收到的辐射更多的环境中。

“在未来几十年里，预计会发现更多这样的新超级地球，但是这很可能是首次发现可能适合居住的行星，”伦敦大学学院(University College London)太空系外化学数据中心(Centre for Space Exochemistry Data)太阳系外行星研究报告的合著者、讲师英戈·瓦尔德曼(Ingo Waldmann)说。“这不仅是因为像K2-18b这样的超级地球是我们星系中最常见的行星，还因为红矮星——比我们的太阳还要小的恒星——是最常见的恒星。”

哈勃太空望远镜只对水的特征敏感，但未来的望远镜，如詹姆斯·韦伯太空望远镜和欧洲航天局的爱丽儿号，将能够用更先进的仪器更详细地研究系外行星的大气层。

研究人员认为，大气中也可能存在氮和甲烷等其他元素，但只有未来通过更先进的望远镜观测才能揭示这些元素。

“我们的发现使K2-18 b成为未来研究中最有趣的目标之一，”ARIEL的研究合作者兼首席研究员Giovanna Tinetti说。“已经发现了4000多颗系外行星，但我们对它们的组成和性质知之甚少。通过观察大量的行星样本，我们希望揭示它们的化学、形成和演化的秘密。”

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