大气分析揭示系外行星K2-18b可能宜居

摘要:

天文学家刚刚对 K2-18b 这颗系外行星的大气层展开了分析,发现其有很高的可能性存在液态水、甚至可以孕育生命。据悉,K2-18b 位于距离地球 124 光年的轨道上,且绕着恒星在宜居区域内公转。在这种情况下,其地表温度或允许液态水的存在。

(图自:ESA / Hubble,M. Kornmesser)

在我们所处的太阳系中,海王星的大小为地球的 17 倍左右。K2-18b 介于两者之间,宽度约为地球的 2.6 倍、重约 8.6 倍。

作为一个主要由岩石构成的星球,K2-18b 是否更像是一颗迷你版的海王星(岩心较小、大气更浓密),还是表面稀疏存有液态水呢?

好消息是,去年的时候,天文学家在其大气层中检出了大量的水蒸气,印证了系外宜居行星不必严格参照超级地球大小的想法。

首席研究员 Nikku Madhusudhan 表示:我们在许多系外行星的大气层中都检测到了水蒸气,可即便行星处于宜居带,也不意味着它的地表就真的宜居。

要证实这一点,重要的是对行星内部和大气条件展开深入分析,尤其是液态水是否能够存在于大气层之下,以便我们对此有较为统一的了解。

类地球和海王星之间的系外行星,其主要区别在于大气与岩石的比例、以及两者的组成。

为此,剑桥大学天文学家特地对 K2-18b 的大气展开了一番分析,以确定最有希望的潜在组合。

结果证实 K2-18b 的大气中富含氢元素、且含有大量的水蒸气。有趣的是,甲烷和氨气等化学物质的含量,竟然也低于科学家们的早前类似预期。

根据这些数据,研究小组得以检查出 K2-18b 可能允许生命存在的条件范围,比如氢元素最多只能占星球质量的 6%、最低不到总质量的百万分之一。

后面这部分数字,可以算是与地球完美契合。实际上,研究中提出的诸多场景,都将 K2-18b 描绘成了一个水世界,海洋处于宜居且可持续的温度和气压之下。

研究合著者 Matthew Nixon 表示:“我们想知道氢包膜的厚度,即氢到底能扩散到多深的程度”。

尽管这是一个涉及多个解决方向的问题,但最新的研究已经表明,系外宜居行星并不需要拥有多少含量的氢,即可呈现我们所期待的类似观察结果。

此外,新分析或有助于找回此前倍忽略的一些系外宜居行星。通常与地球大小的行星被认为是首选,但系外更常见的确实超级地球。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters)上。

原标题为:《The Interior and Atmosphere of the Habitable-zone Exoplanet K2-18b》

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