這是科學(xué)家首次對一顆行星做出這樣的發(fā)現(xiàn)，該行星與恒星的距離意味著理論上它的表面可能有液態(tài)水。
即天文學(xué)家首次在太陽系外的一顆可能適宜人類居住的行星上發(fā)現(xiàn)了水存在的證據(jù)。
這一發(fā)現(xiàn)表明，圍繞一顆距地球110光年的紅矮星運行的行星K2-18b的大氣層中含有水蒸氣。
這是第一次發(fā)現(xiàn)行星位于我們所認為的宜居帶上。相關(guān)研究的兩篇論文一篇發(fā)表在《自然天文學(xué)》上，一篇上傳在arXiv網(wǎng)站上。
來自倫敦大學(xué)的系外行星科學(xué)家、《自然天文學(xué)》論文的第一作者安杰洛斯·齊阿拉斯（Angelos Tsiaras）說:“這是目前我們所知道的太陽系外唯一一顆溫度適宜于支持水存在的行星，它有大氣層，也有水，這使得它成為我們目前所知最適宜居住的行星。”
盡管這兩篇論文都認為K2-18b行星含有水分，但它們的研究方法完全不同，而且它們的研究結(jié)果對行星本身的整體結(jié)構(gòu)也有不同見解。
兩組科學(xué)家一致認為K2-18b不是另一個地球。這顆系外行星的質(zhì)量是地球的8倍，體積是地球的兩倍。它非常接近它的主恒星(軌道周期為33天)，但這顆恒星的大小和溫度只有太陽的一半。K2-18b的存在在2015年得到證實，隨后的研究表明，它是巖石結(jié)構(gòu)的，可能擁有“重要的氣態(tài)外層或海洋”。
兩組研究人員都通過觀哈勃望遠鏡的數(shù)據(jù)，來觀察K2-18b行星在環(huán)繞主恒星公轉(zhuǎn)時的恒星凌日。當(dāng)恒星光穿過行星的大氣層時，由于不同的大氣元素和化合物的存在，恒星光就會分散開來。科學(xué)家可以通過分析這種散射來確定行星的大氣層是由什么構(gòu)成的。蒙特利爾大學(xué)系外行星研究人員、arXiv論文的第一作者比約恩·本內(nèi)克(Bjorn Benneke)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組還取得了開普勒和斯皮策太空望遠鏡的數(shù)據(jù)。
《自然天文學(xué)》雜志上發(fā)表的論文經(jīng)過同行評議，所以結(jié)果也更保守：K2-18b行星的大氣中存在大量的水。盡管研究人員推測，水要么只占大氣的0.01%，要么多達50%。
Tsiaras和他的團隊認為，這顆行星很可能是一個巖石構(gòu)成的“超級地球”，它的大氣層要么以水為主，要么與氮等透明氣體混合而形成大量的云。大氣中的水可能是行星表面存在液態(tài)水的有力證據(jù)(可能被海洋完全覆蓋)，但目前還不清楚。
與此同時，Benneke和他的團隊對K2-18b行星的云層是由大量的水組成的這一結(jié)論也進行了深入的研究。他們還提出了一個更加奇異的版本。他們的模型結(jié)合了開普勒和斯皮策太空望遠鏡的數(shù)據(jù)，認為K2-18b行星是一個“迷你海王星”，由一個包裹在氣體外殼中的小冰球或巖石內(nèi)核組成。在大氣的某些層中，水蒸氣能夠凝結(jié)成水滴。Benneke說，從天體生物學(xué)的角度來看，這要重要得多。是液態(tài)水的存在，而不是水蒸氣，使生命得以產(chǎn)生。K2-18b行星可能是漂浮在大氣層中的微觀生命的家園，即它們以云層中的凝結(jié)水滴為家。
這兩篇論文都受到當(dāng)前技術(shù)的限制。事實上，哈勃現(xiàn)在已經(jīng)算是古董了。哈勃太空望遠鏡的照相機原本并不是打算用于這類研究的，而且在觀測分析中，沒有幾個軟件可以模擬110光年外的大氣層。
開普勒和斯皮策太空望遠鏡可以進行觀測的范圍更大(因此才有了arXiv論文的云形成模型)，但它們不如哈勃精確。我們還不知道該星球上的氣溫如何(Tsiaras團隊認為在-73到47°C之間)、水蒸氣在大氣中的精確比例、大氣中還有什么其他化合物、是否是潮汐鎖定的行星等等，對于任何上述或其他特征的發(fā)現(xiàn)都將描繪一幅更清晰的宜居K2-18b行星的畫面。
地面望遠鏡或許能做一些有用的觀測，但實際上很難穿過地球大氣層有效觀測另一個行星的大氣層。比如智利北部的超大望遠鏡和夏威夷的30米望遠鏡，可能在研究K2-18b行星方面會有所收獲，但這兩種望遠鏡都要到下個十年的后半段才能投入使用。
因此，目前最好的選擇是用哈勃望遠鏡的兩個繼任者進行后續(xù)觀測：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和歐洲航天局的愛麗兒太空望遠鏡(ARIEL Space Telescope)。前者計劃于2021年發(fā)射進入軌道，但一再被推遲；后者計劃于2029年發(fā)射。兩者都將能夠更精確、更廣泛地在電磁波譜上進行觀測，識別大氣中更多類型的分子，如二氧化碳、甲烷或氨。這些望遠鏡還將幫助我們對k2 -18b行星的含水量和結(jié)構(gòu)有更具體的了解，無論這顆行星最終是超級地球還是迷你海王星。
我們?nèi)匀豢梢杂霉h鏡來做這樣的創(chuàng)新科學(xué)，而在未來十年內(nèi)即將陸續(xù)服役的望遠鏡和探測設(shè)備將在測量精度上比哈勃提高多個數(shù)量級，這使得對55顆處于宜居帶系外行星進行詳細研究變得更加容易。
就目前而言，在另一顆行星的大氣層中發(fā)現(xiàn)存在水的證據(jù)是既罕見又令人驚喜，這本身就有助于激發(fā)足夠的興趣，讓這類研究在未來十年新技術(shù)上線后繼續(xù)進行下去。
