兩支天文學家團隊首次在一顆在遙遠恆星的宜居帶內運行的小行星附近發現了水蒸氣。 他們甚至在附近的雲層中發現了下雨的痕跡。 天文學家早期的假設是，水被認為是生命的基本組成部分，在小型系外行星的大氣中也發現了水，這一假設得到了證實。

劍橋大學天文學研究所的天文學家 Nikku Madhusudhan 說：

“這是非常令人興奮。 沒有人會想到會有這樣的發現，即使是最近也是如此。”

儘管先前已在巨型系外行星的熱氣態大氣中發現了水蒸氣，但在較小的系外行星附近發現水蒸氣仍然是一個挑戰。 天文學家透過分析當系外行星位於主星前方或剛經過主星時發出的光來研究大氣層。 如果行星有大氣層，某些波長的光將被大氣原子或分子吸收，在恆星光譜中留下特徵線。 這種技術最適合具有廣闊大氣層、允許更多星光穿過的大型行星。 即便如此，只有少數望遠鏡，例如哈伯太空望遠鏡，具有足夠的靈敏度來探測微弱的線。 天文學家利用哈伯望遠鏡嘗試觀測幾顆尺寸介於海王星和地球之間的較小系外行星，但沒有帶來預期的結果。

K2-18b 行星

讓我們想像一下 K2-18b 行星。 這顆附近的行星繞著一顆距離地球約 110 光年的紅矮星運行，被認為是尋找液態水的主要候選人。 儘管它的恆星比太陽冷得多，但它的軌道只有 33 天，這意味著它從太陽接收到的熱量幾乎與地球相同。 行星表面液態水的存在可能是穩定的，因此其位置位於其恆星的宜居帶內。 來自美國和加拿大的天文學家團隊被允許使用哈伯望遠鏡對 K2-18b 進行數年的研究。 在此期間，科學家收集了行星在其恆星前方的八個軌道的數據。

加拿大蒙特利爾大學的團隊負責人比約恩·本內克 (Björn Benneke) 表示：“這一點仍有待證實，但我們的記錄顯示，雲層中存在水蒸氣的痕跡。” 該團隊昨天在 arXiv 上發布了結果，並將其轉發給《天文學雜誌》，還從 NASA 的斯皮策和開普勒太空望遠鏡獲得了數據，並將其全部應用於 K2-18b 氣候模型。 模型最可能的解釋是，這顆行星有凝結的液態水雲。

「這個星球上實際上會下雨，就像在地球上一樣，」本內克說。 「如果你乘坐熱氣球去那裡並有一些呼吸設備，你可能不會受傷」。

K2-18b – 縮小版的海王星

但這並不意味著K2-18b像地球一樣擁有陸地和海洋的表面。 K2-18b 的直徑大約是地球的兩倍，體積是地球的八倍。 根據本內克的說法，它更像是一個按比例縮小的海王星，有一個厚厚的、不透明的外殼，裡面可能隱藏著一個岩石或冰冷的核心。 「這不是第二個地球，」倫敦大學學院(UCL) 的團隊負責人安傑洛斯·齊亞拉斯(Angelos Tsiaras) 說道，他今天在《自然天文學》上發表了自己對公開哈伯數據的分析。 兩個團隊都同意存在水蒸氣和可能的雲。 「雲端應該在那裡，」倫敦大學學院團隊的喬瓦娜·蒂內蒂說。

Benneke 表示，在 K2-18b 上 即使沒有“地球表面”，也可能存在從大氣中落下的降雨的水循環。，在緻密而炎熱的下部氣體層中蒸發，隨後上升並再次凝結成雲。

此結果將鼓勵天文學家進行進一步的研究。 馬杜蘇丹說，另外一些小型含水系外行星可能在哈伯望遠鏡的觀測範圍內。 在更遠的距離上，科學家將不得不等待哈伯的繼任者詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)，該望遠鏡將於2021 年發射。「JWST 將非常壯觀，」Madhusudhan 說，並將有助於發現此類行星的「雲」。