寻找“超级地球”大突破：110光年外行星存在水蒸气

伦敦大学学院的研究人员发布了一张电脑生成的图片，向人们展示了这颗可能适合居住的行星的样子

　　新浪科技讯 北京时间9月23日消息，据国外媒体报道，科学家首次在一颗系外行星的大气层中发现了水蒸气信号，这是寻找可居住外星球的重大突破。这个“超级地球”距离我们的地球约110光年。据估计，该行星的体积是地球的两倍，质量是地球的8倍。

　　英国伦敦大学学院的科学家称，这颗名为K2-18b的系外行星可能具有与地球大气性质类似的大气层，以及适合生物生存的温度范围。K2-18b围绕着狮子座中的红矮星K2-18运行，与母恒星的距离比地球离太阳的距离还要近，意味着它的一年更短，33天就能公转一圈，而地球需要365天。

　　2015年，美国国家航空航天局（NASA）的开普勒太空望远镜首次发现了这颗系外行星。目前的设备只能确定基本的特征，如它与地球的距离，质量和表面温度等。伦敦大学学院的科学家开发了先进的工具，通过对哈勃太空望远镜2016年和2017年的存档数据进行深入分析，发现了K2-18b大气层中独特的水蒸气分子特征，同时也表明其大气中存在氢和氦。

　　K2-18b离地球太远了，天文学家无法直接观测到，但他们可以观察K2-18b围绕母恒星（称为K2-18）运行时，恒星光线穿过行星大气层的情况。该研究的作者安杰洛斯·齐阿拉斯（Angelos Tsiaras）博士说：“这是我们所知道的，太阳系外唯一温度、大气和水都合适的行星。”

　　这颗行星大气层中存在的水蒸气表明，它很可能是一颗岩石行星，也可能是一个含有大量水的冰冷世界。大多数像这样的系外行星都是气态巨行星，类似木星和土星。因此，K2-18b为研究人员提供了一个宝贵的机会，可以研究体积更小的岩石或冰态行星。

　　“当然，K2-18b并不是第二个地球，”齐阿拉斯博士补充道，“因为它是一个更大的行星，有着不同的大气组成。它围绕着一颗完全不同的恒星运行，所以看起来不像地球。寻找可居住的行星非常令人兴奋，但我们要时常提醒自己，这里（地球）是我们唯一的家园，如果我们能去其他行星旅行，或许就会发现（移居）是不可能的。”

詹姆斯·韦伯太空望远镜已经花费了超过70亿美元，被认为是环绕轨道运行的哈勃太空望远镜的继任者

　　尽管K2-18b位于母恒星周围的适居带内，但科学家表示，目前还没有办法确定这颗行星是否存在生命迹象。考虑到红矮星K2-18的活动，该行星可能暴露在比地球更多的高能辐射中。K2-18b的质量约为地球的8倍，因此其表面的重力要比地球表面的重力大得多。研究人员将继续监测这颗行星，以证实他们的理论，即该行星有能力维持生命。不过，他们不能确定这颗行星上到底有多少水。研究人员表示，K2-18b上的水含量可能低至0.01%，也可能高达50%。相比之下，大约71%的地球表面被水覆盖。

　　该研究的合著者英戈·瓦尔德曼（Ingo Waldmann）博士说：“我们不知道K2-18b有多少水，但这些模型清楚地显示，那里存在大气层和水。”此外，研究人员还认为，K2-18b可能存在其他分子，包括氮和甲烷，但目前仍无法进行探测，需要进一步研究来估计其云层覆盖范围和大气中水蒸气的百分比。

　　K2-18b是开普勒太空望远镜发现的数百个“超级地球”（质量介于地球和海王星之间的系外行星）之一。研究人员花了一年多的时间分析相关的数据，结果发表在近期的《自然-天文学》（Nature Astronomy）杂志上。他们还表示，很可能还存在类似K2-18b的系外行星。他们希望新的技术，比如将于2021年3月发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜，能够更详细地描述系外行星的大气层特征，并解开太阳系之外的更多秘密。无论如何，这一发现使K2-18b成为未来天文研究中最有趣的目标之一。

　　适居带

　　适居带是指在一个行星系（围绕某恒星公转的各种天体的集合）中，可以支持行星存在液态水的轨道范围。适居带也被称为“古迪洛克带”（Goldilocks Zone），取自儿童童话故事中一个名为古迪洛克的女孩，她喜欢“既不太冷又不太热”的粥。

　　想要让液态水存在于行星表面，来自恒星的温度就必须“恰到好处”。适居带的边界至关重要。如果一颗行星离母恒星太近，就会产生失控的温室气体效应，就像金星那样，完全不适合居住。但如果距离太远，水就会结冰，就像在火星上看到的情况。

　　自1953年首次提出这一概念以来，许多恒星都被证明存在一个适居带，其中一些恒星在这一区域有一颗或几颗行星，比如2014年发现的“开普勒-186f”（Kepler-186f）。

　　詹姆斯·韦伯太空望远镜

　　美国国家航空航天局（NASA）官员表示，该计划的花费可能将超过国会设定的80亿美元的上限。目前，NASA已经投入了70亿美元。

　　詹姆斯·韦伯太空望远镜及其装载的大多数仪器的工作温度大约是40k（零下233摄氏度）。按照计划，它将于2021年发射，届时将成为世界上体积最大、功能最强大的望远镜，能够观测到大爆炸后2亿年时的宇宙微波背景辐射。

　　今年1月，詹姆斯·韦伯太空望远镜在约翰逊航天中心一个巨大的真空室中成功进行了测试，证明它可以在深太空正常运作。该望远镜还经过了100天的低温测试，以确保它可以在极冷的环境下工作。（任天）