一个国际天文学家团队利用美国国家航空航天局/欧空局/加拿大航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据，对质量是地球8.6倍的系外行星K2-18b进行了一项新的调查，发现了包括甲烷和二氧化碳在内的含碳分子的存在。这一发现为最近的研究增添了新的内容，这些研究表明K2-18b可能是一颗海洋系外行星，它有可能拥有富含氢气的大气层和覆盖海洋的水面。
对这颗宜居带系外行星大气性质的第一次了解来自美国国家航空航天局/欧空局哈勃太空望远镜的观测，这促使我们进行了进一步的研究，改变了我们对该系统的理解
K2-18b在宜居带内围绕冷矮星K2-18运行，位于狮子座，距离地球光年。像K2-18b这样的外行星，其大小介于地球和海王星之间，与我们太阳系中的任何行星都不同。附近缺乏等效行星意味着人们对这些“亚海王星”知之甚少，它们大气层的性质也是天文学家们争论的焦点。像K2-18b这样的外行星，其大小介于地球和海王星之间，与我们太阳系中的任何行星都不同。附近缺乏类似的行星意味着人们对这些“亚海王星”知之甚少，它们大气层的性质是天文学家之间激烈争论的问题。亚海王星K2-18b可能是一颗海洋系外行星的说法很有趣，因为一些天文学家认为，这些世界是寻找系外行星生命证据的良好环境。
“我们的发现强调了在其他地方寻找生命时考虑不同宜居环境的重要性，”剑桥大学天文学家该论文的主要作者苏德汗解释道。“传统上，在系外行星上寻找生命主要集中在较小的岩石行星上，但较大的海洋世界明显更有利于大气观测。”
甲烷和二氧化碳的丰富，以及氨的短缺，支持了K2-18b富含氢气的大气层下可能有海洋的假设。这些最初的韦伯观测结果也为一种名为二甲基硫（DMS）的分子的检测提供了可能。在地球上，这只是由生命产生的。地球大气中的大部分DMS是由海洋环境中的浮游植物排放的。
DMS的推断不太可靠，需要进一步验证。苏德汗解释道：“即将到来的韦伯观测应该能够确认K2-18b大气中是否确实存在显著水平的DMS。”
虽然K2-18b位于宜居带，现在已知其含有含碳分子，但这并不一定意味着该行星可以维持生命。这颗行星的体积很大，半径是地球半径的2.6倍，这意味着它的内部可能包含一个像海王星一样的高压冰的大地幔，但大气层更薄，富含氢，表面是海洋。据预测，海洋世界有海洋。然而，也有可能是海洋太热，不适合居住或是液态的。
加的夫大学的团队成员萨卡尔解释道：“尽管我们的太阳系中不存在这种行星，但亚海王星是迄今为止银河系中已知的最常见的行星类型。我们已经获得了迄今为止亚海王星宜居带最详细的光谱，这使我们能够计算出其大气层中存在的分子。”
描述像K2-18b这样的系外行星的大气层——意味着识别它们的气体和物理条件——是天文学中一个非常活跃的领域。然而，从字面上讲，这些行星因其大得多的母恒星的耀眼而黯然失色，这使得探索系外行星大气层变得特别具有挑战性。
该团队通过分析K2-18b母恒星穿过系外行星大气层时的光线，避开了这一挑战。K2-18b是一颗凌日系外行星，这意味着我们可以检测到它经过宿主恒星表面时亮度的下降。这就是这颗系外行星首次被发现的原因。这意味着，在凌日期间，一小部分星光将在到达韦伯等望远镜之前穿过系外行星的大气层。星光穿过系外行星大气层留下的痕迹，天文学家可以拼凑起来确定系外行星大气中的气体。
苏德汗继续说道：“这一结果之所以可能，是因为韦伯的波长范围扩大，灵敏度前所未有，只需两次凌日就可以对光谱特征进行稳健的检测。相比之下，韦伯的一次凌日观测提供了与哈勃几年来在相对较窄的波长范围内进行的八次观测相当的精度。”
剑桥大学的团队成员康斯坦丁努解释道：“这些结果是K2-18b两次观测的结果，还有更多的观测正在进行中。这意味着我们在这里的工作只是韦伯在宜居带系外行星中观察到的东西的早期证明。”
该团队现在打算用望远镜的中红外仪器（MIRI）光谱仪进行后续研究，他们希望这将进一步验证他们的发现，并为K2-18b的环境条件提供新的见解。
苏德汗总结道：“我们的最终目标是识别一颗宜居系外行星上的生命，这将改变我们对自己在宇宙中地位的理解。我们的发现是朝着在这一探索中更深入地了解海洋世界迈出的有希望的一步。”