天文學家首次在一顆岩石行星的大氣層中發現了水蒸氣。有趣的是，這顆行星位於其恆星的所謂宜居帶，是銀河系中最有希望尋找外星生命跡象的地方之一。

圖解：藝術家對K2-18b的印象。插圖:ESA/哈勃，M. Kornmesser

K2-18b行星位於110光年之外，2015年被開普勒太空天文臺發現。對這顆系外行星的初步掃描表明，它是一顆超級地球，也就是說，是一顆比地球大的巖質行星，而且它有大氣層。根據這些觀測結果，再加上K2-18b位於宜居帶(恆星系統中水可能以液體形式存在的最佳位置)內的事實，值得進一步研究。

倫敦大學學院的一個團隊使用哈勃太空望遠鏡對K2-18b的大氣進行了光譜測量，結果發現了一個獨特的水特徵。這一重要發現的細節發表在《自然》雜誌上。

這項研究的作者之一、倫敦大學學院的天文學家Angaelos Tsiaras在新聞電話會議上宣佈，這是首次在非氣態巨星的行星上發現水蒸氣。這是第一次發現這類行星——一顆在宜居帶內執行的行星——也是我們在太陽系外唯一知道的類地行星…他補充說道:“據我們目前所知，它是最適合人類居住的地方。”

以前曾在系外行星中發現過水蒸氣，但只在氣態巨行星中發現過。K2-18b是一顆類似海王星或天王星的冰巨星的可能性很小，更大的可能性是它是一顆超級地球。天文學家只能看到這顆系外行星的上層大氣，但它的體積是地球的兩倍，品質是地球的8倍。重要的是，它的密度與火星相似，是典型氣體巨行星的三倍。這使得科學家們得出結論:K2-18b可能是一個以堅固的岩石核心為特徵的類地行星。

K2-18b圍繞著一顆暗淡的紅矮星執行，它只需要33天就可以完成它的主恆星的一圈軌道。 在如此近的距離，聽起來可能K2-18b不像是在宜居帶內，但因為紅矮星發出的輻射水平較低，它們的宜居帶與我們這樣的星系相比要近得多。研究人員在新聞釋出會上指出，K2-18b受到的輻射與地球差不多，其溫度與我們在這裡所經歷的差不多。

遺憾的是，圍繞紅矮星執行的系外行星被認為是不適合居住的，因為這類恆星傾向於產生極其強大和頻繁的太陽耀斑。正如Tsiaras在新聞釋出會上指出的，與地球相比，K2-18b上的條件可能“更惡劣”。 哈勃望遠鏡觀測到的是一個清晰的水訊號，但倫敦大學學院的研究人員並不確定K2-18b的大氣中有多少水，也不確定它的表面是否存在液態水。通過一系列的模型，科學家們表明，K2-18b的大氣中可能只含有0.01%的水，或多達50%的水。

這顯然是一個巨大的差異。

研究報告的另一位作者Giovanna Tinetti在回答Gizmodo提出的一個問題時解釋說，之所以會有如此大的範圍，是因為哈勃望遠鏡只能探測到光譜上的水訊號，而且“與其他分子相比，很難量化水的含量”。 但Tinetti 在新聞釋出會上說，無論水量多少，水的訊號都“非常強烈”。她說，未來的研究將集中於縮小這一巨大的差異。

超級地球的一個有趣的特徵是，它們中的大多數可能是水世界——完全被深的全球海洋覆蓋的類地行星。當Gizmodo問Tinetti K2-18b是否有可能成為一個水世界時，她說，考慮到模型的結果，這是一個“很好的可能性”，但目前的資料既不能證實也不能排除這種情況。

沒有參與這項研究的哈佛大學行星科學家Li Zeng說，這個結果“並不令人驚訝”，因為他預計許多大小與K2-18b相似的系外行星“內部大部分都有水”， 他在電子郵件中告訴Gizmodo。他說，這項研究與他自己的工作是一致的。今年早些時候，Li和他的同事提出的證據表明，超級地球水世界的海洋可能有數百甚至數千公里深。

除了水，哈勃還發現了氫的蹤跡，這一發現引起了華威大學物理學家、系外大氣專家Tom Louden的興趣。. Louden說，這篇論文的結果“令人興奮”，而且“在確定系外行星大氣的進化史方面意義重大”。然而，與此同時，Louden說這些發現可能會對地球孕育生命的潛力造成打擊。Louden在給Gizmodo的電子郵件中說:“結果表明，這顆行星K2-18b保留了一部分，或者可能是全部，它在形成過程中收集的由氫和氦組成的‘初級大氣’。

這表明，從恆星發出的輻射並沒有太強烈或有效地剝離它的大氣，這可能是一個好訊息，因為我們預計會有許多類似地球的行星存在於這種型別的恆星周圍，因為這可能意味著它們的大氣可以保持穩定。”

與此同時，這一訊息也對人類的宜居性造成了潛在的危害。他說，如果“大多數行星一產生就有一個由氫和氦組成的超大的大氣層，它們無法擺脫，這可能會使複雜生命的發展更加困難——在這個階段我們只是知道的不夠多。

“氫的大氣層是可以居住的。”他說，根據理論模型，沒有理由不這樣認為。他指出，目前我們對宜居性的偏見非常“以地球為中心”，

這是合理的，因為地球是我們所知道的唯一適合居住的星球。因此，Waldmann說，未來的研究應該調查富氫環境下的宜居性。

顯然，就承載生命的能力而言，K2-18b可謂好壞參半。和地球一樣，它氣候溫和，地核多岩石，有水。不利的一面是，K2-18b正處於一顆有潛在危險的紅矮星的軌道上，它的大氣中充滿了原始氣體——更不用說它與地球相比的巨大體積和品質了，這對於宜居性來說是一個未知的變數。

這顆系外行星是未來研究的一個奇妙又吸引人的課題，但有一件事仍然非常清楚:對真正類地行星的探索仍在繼續。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. gizmodo-George Dvorsky-橘子