美國國家航空航天局（以下稱之為NASA）詹姆斯·韋伯太空望遠鏡對 K2-18 b 一顆質量是地球 8.6 倍的系外行星進行的一項新調查揭示了含碳分子的存在，包括甲烷和二氧化碳。韋伯的發現補充了最近的研究，表明 K2-18 b 可能是一顆海鯨系外行星，它有可能擁有富含氫的大氣層和被水和海洋覆蓋的表面。
對這顆宜居帶系外行星大氣特性的首次了解來自NASA哈勃太空望遠鏡的觀測，這促使進一步的研究改變了我們對該系統的理解。
K2-18 b 圍繞宜居帶內的冷矮星 K2-18 運行，位于獅子座，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間，與太陽系中的任何行星都不同。附近缺乏類似的行星意味著人們對這些“亞海王星”知之甚少，而且它們大氣層的性質也是天文學家們爭論的焦點。
海王星以下的 K2-18 b 可能是海鯨系外行星的說法很有趣，因為一些天文學家認為這些世界是尋找系外行星生命存在證據的有希望的環境。
劍橋大學天文學家、宣布這些結果的論文的主要作者 Nikku Madhusudhan 解釋說：“我們的研究結果強調了在尋找其他地方生命時考慮不同的宜居環境的重要性。” “傳統上，在系外行星上尋找生命主要集中在較小的巖石行星上，但較大的海西亞世界顯然更有利于大氣觀測。”
豐富的甲烷和二氧化碳以及氨的短缺支持了這樣的假設：K2-18 b 的富氫大氣層下可能存在水海洋。這些最初的韋伯觀測結果還提供了一種可能檢測到二甲硫醚 (DMS) 分子的可能性。在地球上，這只能由生命產生。地球大氣中的大部分 DMS 是由海洋環境中的浮游植物排放的。
DMS 的推論不夠穩健，需要進一步驗證。“即將進行的韋伯觀測應該能夠確認 K2-18 b 大氣中是否確實存在顯著水平的 DMS，”Madhusudhan 解釋道。
雖然 K2-18 b 位于宜居帶，并且現在已知含有含碳分子，但這并不一定意味著這顆行星可以支持生命。這顆行星的體積很大——半徑是地球半徑的2.6倍——意味著這顆行星的內部可能包含一個像海王星一樣的高壓冰地幔，但具有更薄的富氫大氣層和海洋表面。據預測，海斯世界將擁有海洋。然而，海洋也可能太熱而無法居住或成為液體。
卡迪夫大學的團隊成員蘇巴吉特·薩卡解釋說：“雖然我們的太陽系中不存在這種行星，但亞海王星是迄今為止銀河系中已知的最常見的行星類型。” “我們已經獲得了迄今為止最詳細的宜居帶亞海王星光譜，這使我們能夠計算出其大氣中存在的分子。”
甲烷和二氧化碳的檢測以及氨的短缺支持了 K2-18 b 富氫大氣層下可能存在水海洋的假設。
K2-18 b 的質量是地球的 8.6 倍，繞著宜居帶中的冷矮星 K2-18 運行，距離地球 120 光年。
描述像 K2-18 b 這樣的系外行星的大氣特征——意味著識別它們的氣體和物理條件——是天文學中一個非常活躍的領域。然而，這些行星的光芒實際上被它們更大的母恒星的光芒所掩蓋，這使得探索系外行星的大氣層變得特別具有挑戰性。
研究小組通過分析 K2-18 b 母星穿過系外行星大氣層時發出的光來避開這一挑戰。K2-18 b 是一顆凌日系外行星，這意味著我們可以在它經過主恒星表面時檢測到亮度下降。這就是 2015 年 NASA 的 K2 任務首次發現這顆系外行星的方式。這意味著在凌日期間，一小部分星光將穿過系外行星的大氣層，然后到達像韋伯這樣的望遠鏡。星光穿過系外行星大氣層時留下的痕跡，天文學家可以將其拼湊起來以確定系外行星大氣層中的氣體。
Madhusudhan 表示：“這一結果之所以成為可能，是因為 Webb 具有擴展的波長范圍和前所未有的靈敏度，只需兩次凌日即可實現對光譜特征的穩健檢測。” “相比之下，韋伯望遠鏡的一次凌日觀測提供了與哈勃望遠鏡幾年來在相對較窄的波長范圍內進行的八次觀測相當的精度。”
劍橋大學的團隊成員薩瓦斯·康斯坦丁努 (Savvas Constantinou) 解釋說：“這些結果只是對 K2-18 b 的兩次觀測的結果，還有更多觀測結果。”“這意味著我們在這里的工作只是韋伯可以做什么的早期演示。在宜居帶系外行星中進行觀察。”
該團隊的研究結果被《天體物理學雜志快報》接受發表。
該團隊現在打算利用望遠鏡的 MIRI（中紅外儀器）攝譜儀進行后續研究，他們希望進一步驗證他們的發現，并為 K2-18 b 的環境條件提供新的見解。
馬杜蘇丹總結道：“我們的最終目標是在一顆宜居系外行星上識別生命，這將改變我們對宇宙中位置的理解。” “我們的發現是在這一探索中朝著更深入地了解海斯世界邁出的有希望的一步。”
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是世界上首屈一指的太空科學天文臺。韋伯正在解開太陽系中的謎團，展望其他恒星周圍的遙遠世界，并探索宇宙的神秘結構和起源以及我們在其中的位置。韋伯是一個由 NASA 及其合作伙伴 ESA（歐洲航天局）和加拿大航天局領導的國際計劃。
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