到目前为止，发现了4000多颗系外行星，看起来似乎正处于发现我们是否在宇宙中孤立无援的边缘。遗憾的是，对这些行星知之甚少，在大多数情况下，只知道它们的质量和半径。了解一颗行星是否可以容纳生命需要更多的信息。目前，一个极其重要的信息缺失是它们大气的存在、组成和结构。大气中的水、氧和甲烷的迹象都是行星可能存在生命的迹象。现在，第一次成功地探测到了一个可能适合居住系外行星大气中的水蒸气，其研究发现现已经发表在《自然天文学》期刊上。
行星大气层在塑造其内部或表面条件方面起着至关重要的作用(如果它有这样的条件的话)。它的组成、稳定性和结构都提供了关于它在那里是什么样子的重要线索。因此，通过大气研究，可以了解这个星球的历史，调查它的宜居性，并最终发现生命的迹象。检查系外行星时使用的主要方法是凌日光谱学，这涉及到当一颗行星在其主星前面经过时观察星光。当它通过时，恒星光通过行星的大气层被过滤，光被吸收或偏转，取决于大气层由什么化合物组成。
因此，大气在我们试图观察的恒星光中留下了一个特征性的足迹。进一的分析可以帮助我们将这些足迹与已知元素和分子相匹配，例如水或甲烷。目前，对系外行星大气研究是有限的，因为这种测量需要非常高的精度，而目前的仪器并不能提供这种精度。但是在气态行星的大气层中已经发现了来自水的分子特征，类似于木星或海王星，它以前从未在较小的行星上出现过（直到现在）。
K2-18b
K2-18b于2015年被发现，K2-18b距离地球110光年，是美国宇航局开普勒宇宙飞船发现的数百颗“超级地球”：质量介于地球和海王星之间的行星之一。它是一颗质量是地球八倍的行星，它围绕着一颗所谓的“红矮星”运行，这颗恒星比太阳要冷得多。然而，K2-18b位于该恒星的“宜居区”，这意味着它有合适的温度来支持液态水。考虑到它的质量和半径，K2-18b不是一颗气态行星，但具有岩石表面的可能性很高。开发了算法，利用哈勃太空望远镜提供的数据，利用凌日光谱学分析这颗行星过滤的星光。
这使我们能够第一次成功探测到非气态行星周围有水蒸气的大气，非气态行星也位于其恒星的宜居带内。为了将系外行星定义为宜居行星，有一长串需要满足的要求。其中之一是，地球需要在宜居地带，那里的水可以液体的形式存在。这颗行星还必须有一个大气层，以保护行星免受来自其主星的任何有害辐射。另一个重要因素是水的存在，正如我们所知，水对生命至关重要。虽然有许多其他的宜居性标准，例如大气中氧的存在，但现在的研究已经使K2-18b成为迄今为止最好的候选者。
它是唯一颗满足宜居三个要求的系外行星：合适的温度，大气和水的存在。然而，根据目前的数据，我们不能确切地说，维持生命的可能性有多大。数据仅限于光谱的一个区域（这显示了光是如何按波长分解的）在那里水占主导地位，因此不幸的是，其他分子无法得到证实。随着下一代望远镜，如詹姆斯韦伯太空望远镜和阿里尔太空任务，将能够找到更多关于K2-18b的化学成分，云层覆盖和大气结构的信息，这将帮助我们了解它的宜居程度。
博科园｜文：Angelos Tsiaras/The Conversation
参考期刊《自然天文学》
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