巨大的系外行星可能有合適的生存條件
天文學家發現了一顆比地球大兩倍多的系外行星且或許有適宜居住的潛能。這大大開啟了尋找比地球大又比海王星小的星球探索之門。
目前，在很多系外行星的大氣層都能探測到水汽，甚至有的行星就位於可居住的環境中。但，這並不一定意味著這些行星的表面有可居住的條件。
來自劍橋大學的Nikku MadhusudhanA團隊利用K2-18b這顆系外行星的質量、半徑以及大氣的數據測定在該行星富含氫的大氣層下可能擁有具備適宜居住條件的液態水。這些研究結果刊登在《天體物理學雜誌通訊》上。
距地球124光年的系外行星K2-18b，半徑是地球的2.6倍，質量是地球的8.6倍，它的運行軌道位於溫度可以讓液態水存在的宜居區以內。在2019年秋天，由於兩個不同的團隊報告在這顆星球富含氫的大氣中發現了水蒸氣，使得這顆行星成為了重要的媒體報道主題。不過，其大氣的範圍和地下內部條件仍然是未知的。
“在許多系外行星的大氣中都發現了水蒸氣，但即使該行星位於宜居帶，也並不一定意味著在其表面存在宜居條件。”來自劍橋天文研究所並領導這個新研究的Nikku Madhusudhan博士說到，“ 要證實這個星球可居住性的前景，重要的是要對星球的內部和大氣條件--特別是液態水是否可以在大氣下存在，擁有一個統一的瞭解。”
鑑於K2-18b的巨大體積，有人認為它更像是一個縮小版的海王星，而不是一個放大版的地球。一個“迷你海王星”則預計會有一個圍繞著一層高壓水很厚的氫“包膜”，和一個由岩石和鐵構成的的內核。
現在，Madhusudhan和他的團隊已經證明，儘管K2-18b的大小，它的氫膜並不一定太厚，並且水層可能有適合來支持生命的條件。他們利用現有的大氣觀測，以及該星球的質量和半徑，用詳細的數值模型和統計方法來解釋數據，以確定大氣和內部的組成和結構。
研究人員證實，這裡的大氣中富含氫元素且含有大量的水蒸氣。他們還發現甲烷、氨氣等其它化學物質的含量比早前預期的要低，而這些化學物質是否由該行星上的生物過程所產生，還有待進一步觀察。
隨後，研究小組將這些大氣特性作為模擬行星內部模型的邊界狀態，探索了大量模型來解釋現有的大氣數據以及行星的質量和半徑。這使得研究人員能夠了解其內部的可能條件，包括氫包層的範圍以及水層的溫度和壓力。
“我們想知道氫包層的厚度——這些氫氣最深可以到哪，”合著者兼天文學研究所博士生馬修·尼克松說道，“雖然這是一個涉及多種解決方案的問題，但我們已經證明，解釋所有的觀測結果並不需要太多的氫氣。”
研究人員發現，氫含量最大可達行星質量的6%，儘管大多數解決方案的氫含量要少得多。而氫含量的最小值約為行星質量的百萬分之一，這與地球上大氣環境的質量分數相似。值得一提的是，許多模型的場景裡都有可能存在海洋世界，在其大氣環境下，擁有與地球海洋中水壓和水溫都接近的液態水。
這項研究為尋找太陽系外那些比地球大得多的系外行星上的宜居條件和生物特徵開啟了大門。此外，像K2-18b這樣的行星更容易通過現有和未來的觀測設施進行大氣觀測。在這項研究中獲得的大氣條件，在未來可以用一些大型設備如即將到來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡來觀測，使其更加精確。
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3.HhhMin，FYX，蓮心-cam.ac
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