在外星世界的大气层中检测到的水蒸气几乎是地球大小的两倍


科学家已经在K2-18 b的大气层中探测到水蒸气,这是一个潜在的可居住的外星世界,大约是地球的两倍。这项调查于今天(9月11日)宣布,是在昨天发布的另一项研究中宣布发现地球上的水汽,可能是云和雨。

2015年,美国宇航局的开普勒太空望远镜发现了遥远的行星(大约110光年远)。外星世界的大小约为地球的两倍,大约是地球的八倍。 K2-18 b绕着“可居住区”中的一颗红矮星运行 – 液态水在世界表面可以稳定的距离范围。

今天在“自然天文学”杂志上发表的这项研究的科学家使用了哈勃太空望远镜观测数据,该数据来自于2016年和2017年,研究小组在昨天的研究中收集了这些数据,以确定该系外行星在其大气中具有水蒸气。到目前为止,K2-18 b是迄今为止发现大气水蒸气的最小系外行星。

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在2019年9月11日发表的一项研究中,研究人员检测到系外行星K2-18b大气中的水蒸气。这位艺术家的印象显示了行星K2-18b,它的主星以及这个系统中伴随的行星。

(图片来源:ESA / Hubble,M。Kornmesser)

外星生命的候选人?

研究人员强调,关于系外行星K2-18 b的遗骸尚不清楚。他们断言,系外行星可能是巨大的大气层,或者是大部分或全部被水覆盖的“水世界”。

不过,K2-18 b是其中之一 伦敦大学学院(UCL)物理与天文学系的首席研究员Angelos Tsiaras告诉Space.com,我们了解外星生命的最佳候选人。事实上,它是一个相对较小的行星,位于一个可居住的区域,并且有水的证据“使这个目标成为我们现在所知道的可居住性的最佳目标,”他说。

研究人员使用一种称为过渡光谱的技术研究了哈勃数据,以分析K2-18 b的传输或其在主星面部的运动。随着行星的过渡,“恒星光的一部分被过滤通过行星的大气,”齐亚拉斯说。 “这个星球的气氛在光线上留下了一个特有的指纹……这就是我们试图观察到的。”

该团队分析了来自行星过境的数据,并从该分析中确定K2-18 b的大气可能含有0.01%至50%的水,并且还可能存在大量的氢。

这个巨大的范围源于这样一个事实,即通过哈勃望远镜观察,研究人员只能识别水的特征,即使用过渡光谱观察到的“指纹”;他们不知道有多少水,这项研究的研究员和伦敦大学学院的天体物理学教授Giovanna Tinetti在9月10日的新闻发布会上说。

“水的签名非常强大 [with] 即使是一点点水,你也会立即看到签名,“Tinetti说。所以,虽然团队知道大气中有水,但它的丰富程度仍然未知。

空气中的水蒸气

截至目前,研究人员已经得出结论,地球大气层中存在一定量的水和氢。他们也知道冷行星的大小和质量,并且K2-18 b的重力比我们在地球上的重得多(因为它的质量要高得多)。 K2-18 b的轨道周期为33个地球日 – 因此K2-18 b的一年相当于大约一个地球月。

此外,K2-18 b与第二个较小的系外行星(K2-18 c)一起围绕一颗红矮星运行。所以,如果你站在晴朗天空下的行星表面,你会看到一顶红色的星星而不是我们的黄橙色太阳(但是,由于这颗系外行星表面的高重力和更高的紫外线辐射,它走路可能是不可能或不安全的。

这一发现引发了许多关于外太阳系及其大气层究竟是什么样的新问题。根据这项研究,系外行星有三种同样可能的大气模型。

K2-18 b系外行星的可能性

这些研究人员描述的第一种可能性是无云的大气层,只含有水和氢氦。第二种可能性是无云的大气,有水,氢氦和分子氮。第三,研究人员认为这颗行星的大气可能会被水和氢氦混浊。

“从数据来看,这些在统计上同样可能,”这项新研究的作者之一Ingo Waldmann在新闻发布会上表示。他补充说,“答案可能介于两者之间。”

研究小组表示,目前,研究人员很难利用地面观测研究这颗行星及其大气层。 “通过水的大气观察水的气氛是非常困难的,”同样位于伦敦大学学院的瓦尔德曼说,试图通过地球的大气观察K2-18 b。

然而,研究人员认为,他们可能能够回答有关地球,气氛及其潜在可居住性的许多问题,这些问题将于2021年在美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜上发布。

“这是朝着正确方向迈出的一步,”麻省理工学院行星科学,物理和航空航天工程教授Sara Seager没有参与这项研究,他告诉Space.com。 “我们正在努力了解最常见的行星类型。它是由什么构成的?它是一个拥有这个巨大信封的岩石行星吗?”

“我们的太阳系中没有这样的星球,但它们非常普遍,”Seager谈到超级地球。 “我们希望在这个星球上获得更好的数据……随着即将推出的詹姆斯韦伯太空望远镜,它可以看到更广泛的光谱范围并进行更详细的观测,”她补充道。

这些研究结果于今天(9月11日)发表在Nature Astronomy杂志上

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