詹姆斯·韦伯望远镜发现系外行星k2-18b大气含碳基分子，或为外星生命提供线索

詹姆斯·韦伯望远镜发现系外行星k2-18b大气含碳基分子，或为外星生命提供线索

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）近日发布了一项重大发现：在距离地球120光年外的系外行星k2-18b的大气中探测到了碳基分子，这为寻找外星生命带来了新的希望。

k2-18b：一个潜在的"海洋世界"

k2-18b是一颗位于其恒星宜居带内的系外行星，其大小约为地球的2.6倍，质量是地球的8.6倍。此前的研究和哈勃太空望远镜的观测已经表明，这颗行星可能是一个充满液态水的"海洋世界"或"氢海"世界。

图注：系外行星k2-18b的艺术想象图。它位于其恒星的宜居带内，目前已知其大气中含有碳基分子。

首次探测到碳基分子

詹姆斯·韦伯太空望远镜通过其近红外成像仪和无缝光谱仪（NIRISS）以及近红外光谱仪（NIRSpec）对k2-18b进行了观测。结果显示，这颗行星的大气中存在丰富的甲烷和二氧化碳，同时还可能检测到一种称为二甲基硫化物（DMS）的分子。

研究的主要作者、剑桥大学科学家麦杜苏德汉表示："我们的发现强调了在寻找其他地方生命时考虑多样化宜居环境的重要性。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，但较大的氢海世界明显更有利于大气观测。"

二甲基硫化物：生命的潜在迹象

二甲基硫化物（DMS）在地球上只作为生命的副产品，由浮游植物产生。虽然这一发现令人兴奋，但研究团队对其持谨慎态度，因为这一发现远不如碳分子的存在那么确定。麦杜苏德汉解释说："即将到来的韦伯观测应该能够确认DMS是否确实在k2-18b的大气中大量存在。"

韦伯望远镜的观测能力

评估像k2-18b这样的遥远星球的大气成分并不是一件容易的事，因为与来自其母星的光相比，它们的大气反射的光非常微弱。麦杜苏德汉和他的团队通过k2-18b从詹姆斯·韦伯空间望远镜穿过其恒星的表面来实现这一目标。它的母恒星的光将直接穿过行星的大气层。

化学元素和化合物吸收并发射特定波长的光，当它们在行星的大气层中或穿过大气层时，会在星光上留下独特的"指纹"——恒星的"光谱"。

麦杜苏德汉解释说："这一结果之所以成立，因为詹姆斯·韦伯空间望远镜的波长范围扩大了，灵敏度前所未有，仅用两次凌日就能检测到光谱特征。相比之下，詹姆斯·韦伯空间望远镜的一次凌日观测提供了与哈勃望远镜在几年时间里在相对较窄的波长范围内进行的八次观测相当的精度。"

未来展望

研究小组的发现反映了詹姆斯·韦伯空间望远镜在k2-18b两次穿越其母星表面时收集的数据。对这颗系外行星的更多观测正在进行中，团队认为，他们迄今为止证明了詹姆斯·韦伯空间望远镜的力量，仅仅一次凌日就能提供哈勃望远镜8次类似穿越所能获得的数据。

该团队现在将继续用詹姆斯·韦伯空间望远镜，特别是它的中红外仪器（MIRI）观察k2-18b，因为他们的目标是验证他们的发现，并收集更多关于系外行星环境条件的信息。

麦杜苏德汉总结道："我们的最终目标是在一颗可居住的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。在这一探索中，我们的发现是朝着更深入地了解海洋世界迈出的有希望的一步。"

该团队的研究已被发表在《天体物理学杂志通讯》上。