寻找外星生命迈出的一大步：科学家发现一类新宜居行星

研究人员已经发现了一类新的宜居行星，它们被称为Hycean行星，这是一种炽热、被海洋覆盖、大气中富含氢气的行星，它们比类地行星数量更多也更可观测。

研究人员表示，发表在《The Astrophysical Journal》上的研究结果可能意味着，在未来两三年内，有可能在太阳系外找到生命的生物特征。

“Hycean行星为我们在其他地方寻找生命开辟了一条全新的道路，”剑桥大学天文学研究所的Nikku Madhusudhan博士说道。据悉，他领导了这项研究。

研究人员发现，许多主要的Hycean行星候选者都要比地球更大、更热，但仍具有容纳大型海洋的特征，而海洋可以支持微生物生命。

跟类地行星相比，该类型行星还允许更广阔的宜居带。这意味着，即使它们位于类似地球的行星适宜居住所需的范围之外，它们仍可以维持生命。

自近30年前第一颗系外行星被发现以来，我们已经发现了太阳系外的数千颗行星。绝大多数是地球和海王星大小之间的行星，通常被称为“超级地球”或“迷你海王星”：它们可能主要是岩石或冰巨星，大气中富含氢或介于两者之间。

大多数迷你海王星的大小是地球的1.6倍左右：比海王星小但太大，不像地球那样有岩石内部。对这类行星的早期研究发现，它们富含氢的大气层下的压力和温度过高无法维持生命。

然而Madhusudhan的团队最近对小型海王星K2-18b的研究发现，在某些条件下，这些行星可能支持生命。这一结果带来了对这些条件下可能存在的行星和恒星属性的全面详细调查，哪些已知的系外行星可能满足这些条件以及它们的生物特征是否可以观测到。

这一调查使研究人员确定了一类新的行星–Hycean行星，在富含氢的大气下有巨大的行星范围的海洋。海洋行星的体积可达地球的2.6倍，大气温度可达近200摄氏度，但它们的海洋条件可能跟地球海洋中有利于微生物生存的条件相似。这类行星还包括潮汐锁定的“黑暗”Hycean行星–它们可能只有在永久的夜侧才有适宜居住的条件–以及从其恒星接收很少辐射的“寒冷”Hycean行星。

尽管这种大小的行星还没有像超级地球那样被详细研究过，但它们在已知的系外行星中占主导地位。海洋星球很可能非常常见，这意味着银河系其他地方最有希望寻找生命的地方可能就藏在肉眼可见的地方。

然而仅靠大小还不足以确定一颗行星是否属于Hycean则需要从质量、温度和大气特性等方面进行确认。

当天文学家试图确定一颗数光年外的行星的条件时，他们首先需要确定这颗行星是否位于其恒星的宜居带，然后寻找分子特征来推断这颗行星的大气和内部结构，这些结构支配着行星的表面条件、海洋的存在和生命的可能性。

另外，天文学家还在寻找某些可能预示生命存在的生物特征。最常见的是氧气、臭氧、甲烷和一氧化二氮，这些都存在于地球上。还有一些其他的生物标记物如氯甲烷和二甲基硫化物，它们在地球上含量较少，但在氧气或臭氧含量可能不那么丰富的富氢大气行星上，它们可能是有希望的生命迹象。

Madhusudhan表示：“基本上，当我们一直在寻找这些不同的分子特征时，我们一直在关注跟地球相似的行星，这是一个合理的起但我们认为，Hycean行星提供了更好的机会以发现几个微量生物特征。”

同样来自剑桥的论文合著者Anjali Piette指出：“在跟地球如此不同的行星上可以存在适宜居住的条件令人兴奋。”

Madhusudhan和他的团队发现，在不久的将来，光谱观测将很容易检测到一些预计会出现在Hycean大气中的陆地生物标记物。海王星的体积更大，温度更高，大气中富含氢气，这使得它们的大气特征比类地行星更容易被探测到。

剑桥大学的研究小组确定了一个相当大的潜在Hycean行星样本，这些样本将成为使用下一代望远镜进行详细研究的首选对象，如将于今年晚些时候发射的詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)。这些行星都围绕红矮星运行，距离在35-150光年之间：以天文标准衡量，距离非常近。计划中的JWST观测最有希望的候选分子K2-18b可能会带来一个或多个生物特征分子的检测。

Madhusudhan说道：“一次生物特征探测将改变我们对宇宙生命的理解。我们需要对我们期望在哪里发现生命及生命可能采取的形式持开放态度，因为大自然仍在以难以想象的方式给我们带来惊喜。”