人类首次在“超级地球”的大气层中发现水

太阳系外行星K2-18B围绕着一颗红矮星运行，它的大气层至少包含一些水蒸气，正如这位艺术家的构想所示。该系统还包含另一个位于恒星附近的系外行星，但它位于恒星的可居住区内。Alex Boersma

天文学家终于在一颗超地球系外行星的大气层中发现了水蒸气，这颗行星在其恒星的可居住区内运行，这个发现意味着液态水也可能存在于岩石世界的表面，甚至可能形成一个全球海洋。这一发现是由美国宇航局的哈勃太空望远镜发现的，是首次探测到这样一颗行星大气层中的水蒸气。而且由于这颗被称为K2-18B的行星可能具有与地球相似的温度，新发现的水蒸气使世界成为下一代空间望远镜后续研究的最有希望的候选者之一。伦敦大学学院（University College London）的天文学家、主要作者安吉洛斯·齐亚拉斯（Angelos Tsiaras）在记者招待会上说：“这是目前我们所知的唯一一颗太阳系外的行星，它有支持水的温度，它有大气层，而且里面有水，使这颗行星成为我们目前所知的最适合居住的行星。”

K2-18B

类地行星k2-18b距离狮子座约110光年，它围绕着一颗相当小的红矮星运行，这颗恒星的质量大约是我们太阳质量的三分之一。红矮星是出了名的活跃恒星，发出强大的耀斑，但研究人员指出，这一特殊的恒星似乎令人惊讶的温顺。这对这颗含水行星来说是个好兆头，因为它33天的轨道使它离恒星的距离大约是水星离太阳距离的两倍。”“考虑到恒星比太阳要冷得多，最终，这颗行星受到了与地球相似的辐射，”齐亚拉斯说。根据计算，行星的温度也与地球的温度相似。”具体来说，K2-18B的温度介于-100°F（–73°C）和116°F（47°C）之间。作为参考，地球上的温度可以从南极洲等地区低于-120°F（–84°C）到非洲、澳大利亚和美国西南部等地区高于120°F（49°C）。尽管k2-18b展示了迄今为止在一颗系外行星上观察到的一些最像地球的特征——水、可居住的温度和岩石表面——但研究人员指出，世界仍然远离类地行星。首先，k2-18b大约是地球直径的两倍，这使得它的质量大约是地球的八倍。这使得k2-18b接近我们所说的超级地球的上限，它通常指的是质量在1到10之间的行星。但是k2-18b的密度才是它真正成为一颗岩石行星的原因。密度约为海王星的两倍，k2-18b的组成与火星或月球最为相似。因此，由于人们认为这颗行星有一个固体表面，而且已知它有一个至少有一些水蒸气的扩展大气，研究人员说，K2-18B实际上可能是一个覆盖其整个表面的全球海洋的水世界。

然而，他们不能肯定。这种不确定性是因为哈勃无法对遥远系外行星的大气进行非常详细的探测。例如，因为一个复杂的算法，研究人员能够梳理出k2-18b大气中不可否认的水汽信号，但他们无法确切地知道那里到底有多少水汽。因此，在他们的论文中，他们采用了保守的方法，对水的丰度给出了广泛的估计，大约在0.01%到50%之间。为了确定K2-18B到底有多少水，研究人员说，我们将不得不等待下一代先进的太空望远镜上线，具体来说，计划于2021年发射的美国航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜和计划于20世纪20年代末发射的欧洲航天局大气遥感红外系外行星大调查（Ariel）望远镜非常适合这一挑战。这项新研究发表在9月11日的《自然天文学》杂志上。这项研究的预印本可以在arxiv.org上找到。