美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）对一颗质量为地球8.6倍的系外行星K2-18b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K2-18b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。

Das Konzept dieses Künstlers zeigt, wie der Exoplanet K2-18b basierend auf wissenschaftlichen Daten aussehen könnte. K2-18b ist ein Exoplanet mit einer 8,6-fachen Masse der Erde. Er umkreist den kalten Zwergstern K2-18 in der habitablen Zone, 120 Lichtjahre von der Erde entfernt. Eine neue Untersuchung von K2-18b durch das James Webb-Weltraumteleskop der NASA hat das Vorhandensein kohlenstoffhaltiger Moleküle, darunter Methan und Kohlendioxid, entdeckt. Das hohe Vorkommen von Methan und Kohlendioxid sowie das Fehlen von Ammoniak stützen die Hypothese, dass unter der wasserstoffreichen Atmosphäre von K2-18b ein Wasserozean existieren könnte.

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。

K2-18b umkreist den kalten Zwergstern K2-18 in der habitablen Zone, 120 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Löwe. Exoplaneten wie K2-18b liegen zwischen der Größe der Erde und Neptun und sind anders als alle anderen Planeten im Sonnensystem. Da es in der Nähe keine ähnlichen Planeten gibt, ist wenig über diese „Sub-Neptune“ bekannt und Astronomen diskutieren über die Beschaffenheit ihrer Atmosphären.

亚海王星K2-18b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。

Spectra of K2-18b obtained with Webb's Near Infrared Imager and Seamless Spectrograph (NIRISS) and Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) show that the exoplanet's atmosphere contains large amounts of methane and carbon dioxide, and may also detect a molecule called dimethyl sulfide (DMS). K2-18b hat eine 8,6-fache Erdmasse und umkreist den kalten Zwergstern K2-18 in der habitablen Zone, 120 Lichtjahre von der Erde entfernt. Quelle: 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"。

Methane and carbon dioxide are abundant, but ammonia is scarce, supporting the hypothesis that a water ocean may exist beneath K2-18b's hydrogen-rich atmosphere. Auf der Erde produziert nur das Leben diese Substanz. Das meiste DMS in der Erdatmosphäre wird durch Phytoplankton in der Meeresumwelt freigesetzt.

Die Schlussfolgerung von DMS ist weniger zuverlässig und bedarf einer weiteren Überprüfung. „Kommende Webb-Beobachtungen sollten bestätigen können, ob tatsächlich erhebliche Mengen an DMS in der Atmosphäre von K2-18b vorhanden sind“, erklärt Madhusudhan.

Obwohl sich K2-18b in der bewohnbaren Zone befindet und inzwischen bekannt ist, dass er kohlenstoffhaltige Moleküle beherbergt, bedeutet das nicht unbedingt, dass der Planet in der Lage ist, Leben zu beherbergen. Die Größe des Planeten mit einem Radius, der 2,6-mal so groß ist wie der der Erde, bedeutet, dass das Innere des Planeten wahrscheinlich einen großen Hochdruck-Eismantel wie Neptun enthält, jedoch mit einer dünneren wasserstoffreichen Atmosphäre und Meeresoberfläche. Es wird vorhergesagt, dass es in Sea World Ozeane voller Wasser geben wird. Es ist jedoch auch möglich, dass der Ozean zu heiß ist, um bewohnbar zu sein, oder dass er flüssig ist.

卡迪夫大学的苏巴吉特-萨卡尔（SubhajitSarkar）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K2-18b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。

Das Team umging diese Herausforderung, indem es das Licht analysierte, das der Mutterstern von K2-18b aussendet, wenn er die Atmosphäre des Exoplaneten passiert. K2-18b ist ein transitierender Exoplanet, was bedeutet, dass wir einen Helligkeitsabfall feststellen können, wenn er die Oberfläche seines Muttersterns passiert. So entdeckte die K2-Mission der NASA diesen Exoplaneten im Jahr 2015 erstmals. Das bedeutet, dass während des Transits ein winziger Teil des Sternenlichts die Atmosphäre des Exoplaneten passiert und ein Teleskop wie das Webb-Teleskop erreicht. Sternenlicht hinterlässt Spuren, wenn es die Atmosphäre eines Exoplaneten durchdringt, und Astronomen können diese Spuren zusammenfügen, um die Gase in der Atmosphäre des Exoplaneten zu bestimmen.

James Webbers Fähigkeiten und zukünftige Forschung

"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SavvasConstantinou解释说："这些结果仅仅是对K2-18b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。"

Die Ergebnisse des Teams wurden zur Veröffentlichung in The Astrophysical Journal Letters angenommen.

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K2-18b的环境条件提供新的见解。

"Our ultimate goal is to discover life on habitable exoplanets, which will change our understanding of our place in the universe," Madhusudan concluded. „Unsere Erkenntnisse während dieser Erkundung sind ein vielversprechender Schritt zu einem tieferen Verständnis der Merkurwelt.“

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA ist das weltweit wichtigste Weltraumobservatorium. It is uncovering the mysteries of the solar system, looking at distant worlds around other stars, and exploring the mysterious structure and origin of the universe and our place in it. The Webb telescope is an international program led by NASA with partners including the European Space Agency (ESA) and the Canadian Space Agency.