哈勃首次发现宜居带的系外行星上有水蒸气


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哈勃首次发现宜居带的系外行星上有水蒸气

这幅概念图显示了行星K2-18b、其主恒星、以及这个系统中其他的行星。K2-18b是目前唯一已知存在水且温度适宜(使生命得以存在)的系外超级地球(super-Earth,即开普勒发现的质量位于地球与海王星之间的系外行星)。伦敦大学学院的研究员使用了哈勃太空望远镜2016年和2017年的档案数据,开发了开源算法来分析穿过K2-18b大气的星光。研究结果揭示了水蒸气的分子特征,也表明了行星大气中氢和氦的存在。
Credits: ESA/Hubble, M. Kornmesser

这颗遥远的行星被称为K2-18b,它的大小和表面重力比地球大得多,它的辐射环境可能很恶劣,但是它引起了全世界科学家的兴趣。这是研究人员第一次在太阳系外、宜居带(habitable zone)内的行星大气层中探测到水蒸气的特征。

英国伦敦大学学院空间化学数据中心的天文学家利用哈勃的数据,发现了系外行星K2-18b上的水蒸气,它位于距离我们大约110光年远狮子座,绕行一颗小红矮星(red dwarf)。如果通过进一步的研究证实,这将是唯一已知的满足这两点的系外行星:(1)大气中有水;(2)温度可以维持岩石表面有液态水。只有对于类地行星(terrestrial planet),液态水的存在才有可能,像小号海王星那样的气体行星是不行的。

鉴于这颗红矮星的高活动性,K2-18b可能会暴露于更高能量的辐射,因此上面的环境可能比我们所预期的更恶劣。这颗行星由NASA的开普勒太空望远镜在于2015年发现,其质量是地球的八倍,这意味着这个星球上的表面重力将明显高于我们的地球。

根据哈勃的数据,科学家在主星宜居带内的系外行星大气中探测到水蒸气。K2-18b是地球质量的八倍,是唯一围绕太阳系外的恒星运行(即系外行星,exoplanet)、且具有可以支持生命的水和温度的行星。
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

该论文发表在《自然-天文学》(Nature Astronomy)上。作者认为其他分子,包括氮和甲烷,可能存在,但目前的观测结果无法检测到。此外,需要进一步研究来估算云覆盖率和含水大气的百分比。另一个使用哈勃数据的科学家团队已将论文提交《天文期刊》(The Astronomical Journal)。

K2-18b是数百个超级地球之一。预计NASA的TESS任务将在未来几年内探测到数百个新的超级地球。下一代太空望远镜,包括詹姆斯韦伯太空望远镜,将能够更详细地描绘系外行星大气。

参考
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasa-s-hubble-finds-water-vapor-on-habitable-zone-exoplanet-for-1st-time/

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