超级地球K2-18b可能并不宜居

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作者：AAS NOVA

翻译：方芊

校对：张国双、李宜骅

排版：简稚珉

后台：李子琦

原文链接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/the-planet-k2-18b-may-not-be-habitable-after-all/

新的研究表明，系外行星K2-18b实际上可能是一个富含气体、没有可居住表面的行星，而不是一个适宜居住的水世界。

K2-18b曾登上新闻头条，因为有研究者称通过詹姆斯韦伯望远镜（JWST）观测到该行星正是一个宜居的海洋世界。然而，现在另一个团队对这组数据发表了不同的解释，他们认为所谓的水世界实际上是一个富含气体、没有可居住表面的行星。

人们渴望统治下一个宜居世界

小而低温的系外恒星K2-18拥有两颗行星，其中一颗命名为K2-18b自发现以来的十年间引起了广泛关注。最近，JWST的观测数据显示，这是一颗大约8.6倍地球质量的行星，含有大气中的二氧化碳和甲烷。一些科学家分析了这些数据，又加上未曾发现的氨、水和一氧化碳，这意味着K2-18b是一个“氢海世界”：一颗被海洋覆盖的岩态行星。

更有趣的是，同一研究小组报告了二甲硫醚存在的微弱证据，只有生命体才可能存在这种化合物。 这让许多旁观者得出了令人惊讶的结论：K2-18b 不仅适合居住，而且存在生命。

然而，这些有趣的解释还远未落成定论。 K2-18b 真的是一个适合居住的海洋世界吗？或者其他解释是否也同样能满足 JWST 数据？

究竟是水世界还是气态行星？

尼古拉斯·沃根Nicholas Wogan（美国宇航局艾姆斯研究中心和华盛顿大学）领导的团队通过将两组模型应用于韦伯数据来解决这个问题。 第一组描述了具有表面海洋的岩石行星，或有或无生命，第二组描述了没有表面和没有生命的气态行星。 这些模型预测了行星的光化学（由主恒星的光子驱动的大气中的化学反应）和气候。

图注：K2-18b 作为一颗没有宜居表面的富含气体行星的模拟输出示例。

图源：沃根及其团队，2024年。

沃根的团队发现 K2-18b 不太可能是一个没有生命的水世界，因为这种类型的行星大气中不会有那么多的甲烷，以至于能够产生信号让JWST望远镜观察到。有趣的是，一个有微生物生命的水世界可能性更大：嗜乙酸甲烷氧化菌——一种名字拗口但可产生甲烷的有机体——可能能够解释大气中可见的甲烷。

没那么快……

图注：JWST 透射光谱（带有误差条的黑点和灰点）以及 K2-18b 的模拟光谱：无生命的海洋世界（左上）、有生命的海洋世界（左下）和无生命的富含气体行星（右下） 。

图源：沃根及其团队，2024年。

尽管系外生命的可能性总令人兴奋，但沃根和他的团队发现，不适宜居住的气态系外行星模型同样契合 JWST 的数据结果，而且这样的模型可能会更符合观测，而不引起更多其他的问题。海洋世界模型不仅需要生命来解释其大气成分，含液态水行星所需的低表面温度与随时可能失控的温室效应，在两者之间寻求有依据的解释也很困难。

这并不是 K2-18b 的最终定论——该行星光谱中的某些特征并不符合活跃的海洋世界或无生命的富含气体的行星，而且这两种模型都面临着挑战。JWST未来的数据可能会发布氨的检测结果，这将指向气态行星或具有二甲硫醚的类地行星，进一步使天平向有生命居住的水世界倾斜。与此同时，寻找宜居行星的工作仍在继续。

责任编辑：杨欣冉

牧夫新媒体编辑部

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图注：这张来自哈勃太空望远镜的照片展示了明亮的、距离地球约1.3亿光年的棒旋星系NGC 3783。

图源：ESA/Hubble & NASA, M. C. Bentz, D. J. V. Rosario

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