美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）对一颗质量为地球8.6倍的系外行星K2-18 b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。韦伯的这一发现补充了最近的研究，这些研究表明K2-18 b可能是一颗"海洋"系外行星，它有可能拥有富氢大气层和被水海洋覆盖的表面。
这幅艺术家的概念图展示了根据科学数据绘制的系外行星K2-18 b的样子。K2-18 b是一颗系外行星，质量是地球的8.6倍，它围绕着位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年。美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜对K2-18 b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。甲烷和二氧化碳的大量存在以及氨的缺乏支持了这样一种假设，即在K2-18 b的富氢大气层下可能存在一个水海洋。
美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的观测首次揭示了这颗宜居带系外行星的大气特性，随后的进一步研究改变了我们对该系统的认识。
K2-18 b围绕着位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年，位于狮子座。K2-18 b等系外行星的大小介于地球和海王星之间，与太阳系中的任何行星都不同。由于附近没有类似的行星，因此人们对这些"亚海王星"的了解甚少，天文学家们对其大气层的性质也争论不休。
亚海王星K2-18 b可能是一颗水洋系外行星的说法令人好奇，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理想环境。
用韦伯的近红外成像仪和无缝摄谱仪（NIRISS）以及近红外摄谱仪（NIRSpec）获得的K2-18 b的光谱显示，这颗系外行星的大气层中含有大量甲烷和二氧化碳，还可能探测到一种叫做二甲基硫醚（DMS）的分子。K2-18 b的质量是地球的8.6倍，围绕位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年。资料来源：NASA、ESA、CSA、Ralf Crawford（STScI）、Joseph Olmsted（STScI）、Nikku Madhusudhan（IoA）
剑桥大学天文学家、公布这些结果的论文的第一作者尼库-马德胡苏丹解释说："我们的发现强调了在寻找其他地方的生命时考虑各种宜居环境的重要性。传统上，在系外行星上寻找生命的工作主要集中在较小的岩石行星上，但较大的海王星世界明显更有利于大气观测"。
甲烷和二氧化碳含量丰富，而氨含量不足，这支持了在K2-18 b的富氢大气层下可能存在水海洋的假设。在地球上，只有生命才会产生这种物质。地球大气中的大部分 DMS 是由海洋环境中的浮游植物释放的。
DMS 的推断不太可靠，需要进一步验证。"即将进行的韦伯观测应该能够证实K2-18 b的大气中是否确实存在大量的DMS，"Madhusudhan解释说。
虽然K2-18 b位于宜居带，而且现在已知它蕴藏着含碳分子，但这并不一定意味着这颗行星能够孕育生命。这颗行星的体积很大，半径是地球半径的2.6倍，这意味着行星内部很可能含有大量的高压冰幔，就像海王星一样，但是富氢大气层和海洋表面较薄。据预测，海洋世界将拥有水的海洋。不过，也有可能海洋温度过高，不适合居住，或者是液态的。
卡迪夫大学的苏巴吉特-萨卡尔（Subhajit Sarkar）解释说："虽然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最常见的行星类型。我们获得了宜居带亚海王星迄今为止最详细的光谱，这使我们能够计算出其大气层中存在的分子"。
描述像K2-18 b这样的系外行星的大气层--即确定其气体和物理条件--是天文学中一个非常活跃的领域。然而，这些行星在体积大得多的母恒星的耀眼光芒下显得黯然失色，这使得探索系外行星大气层变得尤为具有挑战性。
研究小组通过分析 K2-18 b 母恒星穿过系外行星大气层时发出的光线，避开了这一挑战。K2-18 b是一颗凌日系外行星，这意味着当它穿过母恒星表面时，我们可以探测到亮度的下降。2015年，NASA的K2任务就是这样首次发现这颗系外行星的。这意味着在凌日过程中，极小一部分星光会穿过系外行星的大气层，然后到达韦伯望远镜这样的望远镜。星光穿过系外行星大气层时会留下痕迹，天文学家可以将这些痕迹拼凑起来，从而确定系外行星大气层中的气体。
詹姆斯-韦伯的能力和未来研究
"这一结果之所以能够实现，是因为韦伯望远镜的波长范围扩大，灵敏度空前，只需两次凌日就能对光谱特征进行强有力的探测，"马德胡苏丹说。"相比之下，用韦伯望远镜进行的一次凌日观测与用哈勃望远镜在相对较窄的波长范围内进行的八次观测（历时数年）的精度相当。
剑桥大学的 Savvas Constantinou 解释说："这些结果仅仅是对 K2-18 b 进行两次观测的结果，还有更多的观测结果正在进行中。这意味着我们在这里的工作只是韦伯能观测到的宜居带系外行星的早期展示。"
研究小组的研究成果已被接受发表在《天体物理学杂志通讯》上。
研究小组现在打算利用望远镜的中红外光谱仪（MIRI）进行后续研究，他们希望这将进一步验证他们的发现，并为K2-18 b的环境条件提供新的见解。
"我们的最终目标是在宜居系外行星上发现生命，这将改变我们对我们在宇宙中的位置的认识，"马德胡苏丹总结道。"在这一探索过程中，我们的发现是朝着更深入地了解水星世界迈出的充满希望的一步。"
美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜是世界上最重要的太空科学观测站。它正在揭开太阳系的神秘面纱，眺望其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。韦伯望远镜是一项国际计划，由美国国家航空航天局（NASA）领导，其合作伙伴包括欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（Canadian Space Agency）。