距地球 110 光年的適居星球,首次發現大氣層含有水份

(圖:Alex Boersma)

天文學家長久以來已發現許多在宜居帶的太陽系外超級地球(super-Earth)。但從未在這些超級地球中發現水的蹤跡,這是孕育生命最重要的東西。但此次以 NASA 哈伯望遠鏡(Hubble Space Telescope)進行的研究中,首次在此種系外行星的大氣層中發現水氣。

K2-18b

此行星為 K2-18b,距地球約 110 光年。這顆行星繞著質量約為太陽三分之一的紅矮星(red dwarf)公轉。雖然 K2-18b 在 33 天的公轉週期中會靠近紅矮星至約水星(Mercury)距太陽約二分之一的距離,但領導此研究的倫敦大學(University of London)太空外星化學數據中心安吉洛·謝拉斯博士(Angelos Tsiaras)表示:「由於這顆紅矮星的溫度比我們的太陽低,K2-18b 接受到的輻射量最終還是與地球相近。根據計算,其溫度也與地球溫度相似。」

更具體而言,在研究團隊發表的論文中顯示,K2-18b 的溫度約在攝氏 -73 至 47 度之間。而地球的溫度範圍也在南極洲的 -84 度至非洲、澳洲或美國西南方的 49 度之間。

海洋

雖然在至今觀測到的系外行星中,這顆行星與地球有最相似的環境條件,例如存在水、適合居住的溫度以及岩石地表,研究團隊表示其仍然與我們居住的地球相差甚遠。首先,K2-18b 的直徑約為地球的兩倍,使其質量約為地球的八倍大,已接近所謂超級地球的尺寸上限。其密度約是海王星(Neptune)的兩倍,組成更類似火星或月球。由於這顆行星被認為具有固態的表面,並在大氣層中具有水氣,研究團隊認為有機會存在覆蓋星球表面的海洋。

未來研究

因為哈伯望遠鏡無法針對如此遙遠行星的大氣層進行深入觀測,目前對於其性質仍有許多不確定性在。在此研究中,團隊使用一種複雜的演算法才發現出其大氣層中存在水氣的訊號,但研究人員仍然無法精確算出水氣含量,僅能以保守估計的方式估算約為 0.01% 至 50 %。

如要更精確的計算 K2-18 b 的水含量,必須要指望下一代更先進的太空望遠鏡。例如 NASA 預計 2021 年部署的詹姆斯·偉柏望遠鏡(James Webb space telescope)或是歐洲太空總署(ESA)計劃於 2020 年執行的系外行星大氣紅外遙感大搜索計畫(Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large survey)。

參考資料

  1. Parks, J. (2019, September 11). Water found in habitable super-Earth’s atmosphere for first time.  Astronomy
  2. Tsiaras, A., et al., (2019). Water vapour in the atmosphere of the habitable-zone eight-Earth-mass planet K2-18 b. Nature Astronomy. DOI:10.1038/s41550-019-0878-9
Kyle
編輯,臺灣科技大學材料科學與工程系學生,平日喜歡閱讀、騎車,衝浪。

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