詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)系外行星K2–18 b表面可能被海洋覆蓋

2025-12-08 02:24:23 分類：百科 閱讀(874)

系外行星K2–18 b的詹姆插圖，該行星位于其恒星的斯韋可居住區(qū)，目前已知其大氣中存在碳基分子。伯太b表(圖片來源:uux.cn/美國航天局、空望歐空局、遠鏡加空局、發(fā)現(xiàn)覆蓋約瑟夫·奧姆斯特德(STScI))
（神秘的系外行星地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)在一個疑似海洋世界的大氣中發(fā)現(xiàn)了碳基分子的證據(jù)。
被稱為K2-18b的海洋太陽系外行星或系外行星是天文學家尋找太陽系以外生命的誘人目標，因為哈勃太空望遠鏡之前的詹姆研究和觀察表明，這顆行星可能是斯韋一個充滿液態(tài)水的海洋或“海洋”世界，液態(tài)水是伯太b表生命的重要成分。k2–18b的空望半徑比地球大兩到三倍，距離太陽系120光年。遠鏡
新的發(fā)現(xiàn)覆蓋結(jié)果顯示，在K2–18b的系外行星大氣中有微量的二氧化碳和甲烷，但沒有檢測到氨，這可能表明在富含氫的大氣下有一個水海洋。
“我們的發(fā)現(xiàn)強調(diào)了在尋找其他地方的生命時考慮不同宜居環(huán)境的重要性，”研究首席作者、劍橋大學科學家Nikku Madhusudhan在一份聲明中說。“傳統(tǒng)上，對系外行星生命的搜索主要集中在較小的巖石行星上，但較大的海洋世界明顯更有利于大氣觀測。”
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K2-18b的質(zhì)量約為地球的8.6倍，位于其冷恒星的可居住區(qū)——該區(qū)域既不太熱也不太冷，無法容納液態(tài)水——是一顆大小介于地球和太陽系冰巨人海王星之間的行星。這些世界被稱為“亞海王星”，不同于太陽系中的任何行星，這使得它們對天文學家來說是一個謎，天文學家目前正在討論它們大氣層的性質(zhì)。
這項研究應該有助于揭開亞海王星和海洋世界的大氣和環(huán)境條件的面紗。
這是太陽系外存在生命的證明嗎？
除了發(fā)現(xiàn)碳分子，JWST的發(fā)現(xiàn)還顯示了在K2-18b的大氣中可能存在更令人興奮的東西。
太空望遠鏡似乎檢測到了二甲基硫(DMS)，它在地球上只是作為生命的副產(chǎn)品產(chǎn)生的，主要由浮游植物產(chǎn)生。該團隊對這種檢測持謹慎態(tài)度，這種檢測遠不如碳分子的存在那么確定。Madhusudhan解釋說:“即將到來的Webb觀測應該能夠確認DMS是否確實以顯著水平存在于K2–18b的大氣中。”
當涉及到推測外星生命時，這種謹慎的意識必須適用于K2–18b的一般發(fā)現(xiàn)。即使這顆行星有液態(tài)水海洋和含有碳分子的大氣層，這也不一定意味著它有生命，或者這顆系外行星甚至可能支持生物。
這顆行星的寬度約為地球的2.6倍，其大小意味著其內(nèi)部包含類似海王星的高壓冰，但大氣層和海洋表面更薄。這意味著這顆行星可能正在煮沸液態(tài)水，使其海洋太熱，無法容納生命。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡如何看穿海洋世界

該圖以圖表的形式顯示了來自NIRISS和NIRSpec的系外行星K2-18 b的光譜，垂直y軸標記為被阻擋的光量，水平軸標記為光的波長(微米)。光譜被繪制為點，垂直的短垂直線穿過圖，最佳擬合模型為藍色鋸齒狀白線。有不同厚度的綠色、黃色和淺藍色垂直柱散布在圖中，表明線的變化分別代表甲烷、二氧化碳和二甲基硫化物的存在。圖表后面是行星和恒星的插圖。K2-18 b的光譜是通過韋伯的NIRISS(近紅外成像儀和無縫攝譜儀)和NIRSpec(近紅外攝譜儀)獲得的，顯示了系外行星大氣中豐富的甲烷和二氧化碳，以及可能探測到一種叫做二甲基硫(DMS)的分子。甲烷和二氧化碳的檢測以及氨的缺乏，與K2-18 b富含氫氣的大氣層下存在海洋一致。K2-18 b的質(zhì)量是地球的8.6倍，在可居住區(qū)圍繞冷矮星K2-18運行，距離地球120光年。(圖片來源:uux.cn/美國航天局、加空局、歐空局、j·奧姆斯特德(STScI)、n·馬德蘇丹(劍橋大學))
評估像K2-18b這樣遙遠世界的大氣成分并不是一件容易的事情，因為從它們的大氣反射的光與它們的母星相比非常微弱。Madhusudhan和他的團隊通過等待行星從JWST的角度穿過其恒星的表面，為K2–18b做了這項工作。這意味著其母星的光線直接穿過行星的大氣層。
化學元素和化合物吸收并發(fā)射特定和特征波長的光，這意味著當它們在行星的大氣層中時，它們會在星光上留下獨特的“指紋”——恒星的“光譜”——當它穿過大氣層時。
Madhusudhan解釋說:“這一結(jié)果之所以成為可能，是因為JWST擴展的波長范圍和前所未有的靈敏度，使得僅通過兩次凌日就能夠?qū)庾V特征進行穩(wěn)健的檢測。”相比之下，JWST的一次凌日觀測提供了與哈勃在幾年內(nèi)進行的八次觀測相當?shù)木龋⑶也ㄩL范圍相對較窄
該團隊的發(fā)現(xiàn)反映了JWST在K2–18b兩次穿越其母星表面期間收集的數(shù)據(jù)。對這顆系外行星的更多觀測正在進行中，但這些發(fā)現(xiàn)背后的團隊認為，他們迄今為止所看到的已經(jīng)證明了JWST的力量，僅一次凌日就能提供哈勃在八次類似的凌日中所能獲得的數(shù)據(jù)。
該團隊現(xiàn)在將繼續(xù)用JWST觀測K2–18b，特別是其中紅外儀器(MIRI)，因為他們旨在驗證他們的發(fā)現(xiàn)，并收集更多關于系外行星環(huán)境條件的信息。
“我們的最終目標是在可居住的系外行星上識別生命，這將改變我們對我們在宇宙中的位置的理解，”Madhusudhan總結(jié)道。“在這一探索中，我們的發(fā)現(xiàn)朝著更深入了解海洋世界邁出了充滿希望的一步。”
該小組的研究已被《天體物理學雜志快報》接受發(fā)表。