基本介紹
發現歷史,位置,物理特性,水的發現,
發現歷史
K2-18b被確定為克卜勒太空望遠鏡計畫的一部分，在“Second Light”K2任務中發現的1200多顆系外行星之一。K2-18b的發現是在2015年，圍繞一顆紅矮星（現在被稱為K2-18）運行，其恆星光譜類型為M2.8，距離地球約124光年（38秒差距）。這顆行星是通過恆星光曲線的變化被探測到的，這種變化是從地球上看到的在恆星前面的行星經過時引起的。這顆行星被命名為“K2-18b ”,因為它是在K2任務中發現的第18顆行星。據預測，這顆行星和它的主星之間的對比度相對較低，這將使未來觀察K2-18b的大氣變得更加容易。
2017年，來自斯皮策太空望遠鏡的數據證實K2-18b在K2-18附近的可居住區運行，周期為33天，足夠短，可以觀察多個K2-18b軌道周期，並提高信號的統計顯著性。這引起了對K2-18b繼續觀測的廣泛興趣。
後來利用HARPS和CARMENES對K2-18b進行的研究也確定了可能的第二顆系外行星K2-18c，估計質量為5.62±0.84 M⊕，在一個更緊的9天軌道上，但是這個額外的行星還沒有被證實，可能是由於恆星的活動。
位置
K2-18位於獅子座方向，但在獅子座之外。在第一次被發現時，K2-18距地球的距離估計為110光年（34秒差距）。然而，來自蓋亞衛星的恆星測繪項目的更精確的數據顯示K2-18距離為124.02±0.26光年（38.025±0.079秒差距）。這種改進的距離測量有助於改進外行星系統的特性。
物理特性
K2-18b以大約0.1429 AU（2138萬公里）的速度繞K2-18軌道運行，該軌道位於紅矮星的計算可居住區內，0.12-0.25 AU（1800-3700萬公里）。這顆系外行星的軌道周期約為33天，這表明它被潮汐鎖定了，行星的一面面對著主恆星。星球的平衡溫度估計約為265±5 K（8±5℃；17±9℉），因為它的恆星輻照度大約是地球的94%。根據HARPS和CARMENES儀器的分析以及斯皮策望遠鏡的後續觀測，K2-18b的半徑估計為2.279±0.025R⊕，質量為8.63±1.35M⊕。在2015年的發現中，它最初被認為是迷你海王星，但是K2-18b的改進數據將它歸類為超級地球。2019年的一項後續研究將這顆行星歸類為次海王星。K2-18b的大小、軌道和其他特徵與其他探測到的系外行星的比較表明，除了氫和氦之外，該行星可以支持含有額外氣體的大氣。
K2-18b環繞K2-18的軌道示意圖
水的發現
利用哈勃太空望遠鏡進行了進一步的研究，證實了克卜勒和斯皮策觀測的結果，並允許對這顆行星的大氣進行額外的測量。蒙特婁大學和倫敦大學學院的研究人員對哈勃數據的兩項獨立分析於2019年發表。兩人都檢查了在凌日期間穿過行星大氣層的星光光譜，發現K2-18b有一個富含高濃度水蒸氣的氫-氦大氣層，水蒸氣的濃度範圍從0.01%到12.5%不等，高達20%到50%不等，這取決於大氣層中存在的其他氣體種類。在較高的濃度水平，水蒸氣會足夠高以形成雲。UCL領導的研究於2019年9月11日發表在《自然天文學》雜誌上；這項由蒙特婁大學領導的研究於一天前發布在arxiv.org的預印本伺服器上，隨後發表在《天體物理學雜誌快報》上。UCL領導的分析檢測到水的統計顯著性為3.6標準偏差，相當於99.97%的置信水平。
這是第一顆在恆星的可居住區內發現大氣層的超級地球系外行星，也是第一次在可居住帶系外行星上發現水。以往曾在許多位於不適宜居住區的系外行星的大氣中檢測到過水，如HD 209458 b、XO-1b、WASP-12b、WASP-17b和WASP-19b。
天文學家強調指出，在K2-18b的大氣層中發現水並不意味著該行星可以支持生命，甚至是可居住的，因為它可能缺乏任何固體表面或支持生命存活的大氣層。儘管如此，在可居住帶系外行星中發現水有助於理解行星是如何形成的。由劍橋大學的天文學家領導的一項研究考慮了這顆行星的內部結構，並找到了一系列可能的解決方案，從一個氫包層很厚的岩石核心到一顆主要由大氣層較薄的水組成的行星。儘管溫度和壓力高於標準的溫度和壓力，但這些解決方案中的一個子集可能允許星球表面存在液態水。K2-18b現在預計將被詹姆斯·韋伯太空望遠鏡觀測到，該望遠鏡將於2021年發射，ARIEL太空望遠鏡將於2028年發射。兩者都將攜帶用於確定系外行星大氣成分的儀器。
2023年9月11日，美國國家航空航天局（NASA）宣布，在一顆距離地球120光年的巨大系外行星上，可能存在一片稀有的海洋，這也是該行星可能存在生命的跡象。這一發現建立在早期利用哈勃和克卜勒望遠鏡對該地區進行研究的基礎上，進一步改變了人們對該系外行星的理解。相關研究發表在最近的《天體物理學雜誌快報》上。
NASA科學家利用詹姆斯·韋布望遠鏡對K2-18b（質量是地球的8.6倍）進行研究，發現了含碳分子的存在，包括甲烷和二氧化碳。新發現補充了此前的研究，表明K2-18b可能擁有富含氫的大氣層和被水海洋覆蓋的表面。
