行星K2-18b正绕着母恒星：一颗暗淡的红矮星旋转。这是目前已知的第一颗大气层中含有水蒸气的系外行星。
天文学家一直在孜孜不倦地研究着太阳系以外的世界，如今哈勃望远镜终于带来的一个振奋人心的好消息！数据显示，在一颗和地球差不多大小的行星的大气层中，存在水蒸气。虽然这颗系外行星所围绕的母恒星比我们的太阳要小，但它恰好位于这个恒星的宜居带。所谓宜居带，指的是恒星周围的一定距离范围，在这一范围内，温度足以让水以液态形式存在于行星表面。
经过对系外行星K2-18b的多年观测，本周，两项独立研究宣布了这一发现。K2-18b是一颗超级地球，距离我们的太阳系111光年。2015年，NASA的开普勒太空飞船发现了它。与地球不同的是，它的质量是地球的8倍，这意味着它不是像海王星那样的冰态巨行星，就是大气中富含氢的岩石世界。
K2-18b与母恒星的距离更近，地球到太阳的距离是其7倍。但因为它围绕着暗淡的M型红矮星，这个轨道距离恰恰处于可能的宜居带。初步模型预测，K2-18b的有效温度在-73度至47度之间，如果它的反射性与地球相仿的话，那么平衡温度和地球大致一样。
研究人员在这种类型的行星上发现了水，这意味着在太阳系之外找到宜居的世界有望成为现实！
伦敦大学学院的天文学家、此次研究之一的合著者Angelos Tsiaras在新闻发布会上说：“这是太阳系之外，我们已知的唯一一颗温度适宜、能留住水的行星。它有大气层，大气层里有水，是目前最适合居住的超级地球。”
光的秘密
在过去二十年里，天文学领域发生了翻天覆地的变化。1992年，人类第一次发现系外行星，它们围绕着遥远的恒星默默地运行着。自那之后，科学家已经记录了上千颗系外行星：有一些显示有大气层存在的迹象。
在其中一部分星球上，天文学家甚至发现了大气层水蒸气的迹象。但在此之前，已证实有水存在的那些行星都不适合人类生存。例如，2018年，NASA宣布在WASP-39b的大气层中发现了水蒸气。这是一颗和土星差不多大小的巨行星，然而向日面温度高达777度。
研究人员曾寄希望于在更像地球的行星的大气层中发现水蒸气，尤其是位于恒星宜居带的那些，但这些行星相对较小，观测大气层非常困难。鉴于行星越大，探测工作越容易，研究人员把目光对准了超级地球：这些行星的质量最高可达地球的10倍，这意味着它们可能也有岩石表面。
为了检验K2-18b，蒙特利尔大学的天文学家Björn Benneke借助哈勃太空望远镜观测凌日现象，也就是它在母恒星表面的运动情况，频率大约为每33天一次。
每一次，恒星的光都会透过K2-18b的大气层。但不是所有光都能长驱直入，因为大气层中的化学物质会吸收特定频率的光。尤其是水，会吸收特定波长的近红外光，向我们透露水蒸气的存在。
在2015年至2018年期间，Benneke的团队利用哈勃望远镜观测到了9次K2-18b凌日。他们收集并分析了相关数据，发现水蒸气的迹象。Benneke和同事们在arXiv上发布了研究的预稿。
可能下雨
由伦敦大学学院的Tsiaras和Ingo Waldmann带领的研究团队利用了同样的哈勃数据，进行独立研究，结果发表于9月11日的《自然天文学》杂志上。和Benneke的团队一样，他们也发现K2-18b的大气层存在水蒸气。在论文中，Tsiaras和Waldmann表示，从统计学角度来看，侥幸得出这一结果的概率只有三千分之一。
除了寻找适合生命生存的系外行星，这次发现也将有助于我们了解行星的天气状况。Benneke的团队指出，K2-18b的大气条件可以形成水滴，甚至下雨。天文学家之前曾在褐矮星上发现过水蒸气云。褐矮星十分庞大，质量介于恒星与行星之间。如果Benneke的研究结果成立，那么K2-18b将成为确定存在水蒸气云的首颗系外行星。
两个团队都表示，根据这些研究，K2-18b将成为后续任务的重心，包括NASA即将推出的詹姆斯•韦伯太空望远镜和欧洲太空总署的阿里尔太空望远镜。与哈勃不同的是，这些望远镜将能“看”到其他大气气体，比如甲烷、氨和二氧化碳，甚至生命的化学标记。
【存在水的系外行星！它会是另一颗地球吗？】相关文章：
