【火星可能体积太小，无法保留大量的水】水对地球上的生命来说必不可少，科学家已经发现大量证据，表明火星早期历史中存在水。但现在的火星表面并没有液态水。一项新研究提出了一个根本性原因：火星可能体积太小，无法保留大量的水。
9月20日发表在美国《国家科学院院刊》的一项研究认为，今天的火星看起来与“蓝色大理石”地球如此不同有一个根本原因。“火星的命运从一开始就注定了。”华盛顿大学艺术与科学学院地球与行星科学助理教授、该研究领衔作者王坤（音译）说，“岩石行星的体积，包括那些体积超过火星的岩石行星，可能有一个临界值以保持足够的水，从而支持其宜居性和板块构造。”
研究团队测量了之前确认的20块火星陨石的钾同位素组成，这些陨石代表了火星的块状硅酸盐组成。他们确定火星在形成过程中比地球损失了更多的钾和其他挥发物，但保留了比月球和灶神星更多的挥发物，后两个天体比地球和火星小得多，也干燥得多。
研究人员发现，行星大小和钾同位素组成之间存在明确的关联。“在火星等行星中，挥发性元素及其化合物的丰度远低于原始未分化的陨石，这是一个长期存在的问题。”该研究共同作者、华盛顿大学教授Katharina Lodders说，“这是一项新发现，对于不同的行星何时以及如何保留和失去它们的挥发物具有重要的定量意义。”
“火星表面曾经有液态水，这是无可争议的，但仅通过遥感和漫游者机器人开展研究，很难量化火星上曾经有多少水。”王坤说，“有很多关于火星水分含量的模型。早期火星的一些地区甚至比地球还要潮湿。我们认为情况并非如此。”
研究人员指出，这一发现对寻找火星以外的其他行星上的生命具有启示意义。离太阳太近（或者距离其恒星太近的系外行星）会影响行星体能够保留的挥发物数量。这种距离测量经常被纳入恒星周围“宜居带”的指数中。
王坤认为，对于位于宜居带内的行星来说，人们在考虑一颗系外行星能否孕育生命时，应该强调行星的大小，并纳入常规考虑。#火星# https://t.cn/A6MUvM0k
9月20日发表在美国《国家科学院院刊》的一项研究认为，今天的火星看起来与“蓝色大理石”地球如此不同有一个根本原因。“火星的命运从一开始就注定了。”华盛顿大学艺术与科学学院地球与行星科学助理教授、该研究领衔作者王坤（音译）说，“岩石行星的体积，包括那些体积超过火星的岩石行星，可能有一个临界值以保持足够的水，从而支持其宜居性和板块构造。”
研究团队测量了之前确认的20块火星陨石的钾同位素组成，这些陨石代表了火星的块状硅酸盐组成。他们确定火星在形成过程中比地球损失了更多的钾和其他挥发物，但保留了比月球和灶神星更多的挥发物，后两个天体比地球和火星小得多，也干燥得多。
研究人员发现，行星大小和钾同位素组成之间存在明确的关联。“在火星等行星中，挥发性元素及其化合物的丰度远低于原始未分化的陨石，这是一个长期存在的问题。”该研究共同作者、华盛顿大学教授Katharina Lodders说，“这是一项新发现，对于不同的行星何时以及如何保留和失去它们的挥发物具有重要的定量意义。”
“火星表面曾经有液态水，这是无可争议的，但仅通过遥感和漫游者机器人开展研究，很难量化火星上曾经有多少水。”王坤说，“有很多关于火星水分含量的模型。早期火星的一些地区甚至比地球还要潮湿。我们认为情况并非如此。”
研究人员指出，这一发现对寻找火星以外的其他行星上的生命具有启示意义。离太阳太近（或者距离其恒星太近的系外行星）会影响行星体能够保留的挥发物数量。这种距离测量经常被纳入恒星周围“宜居带”的指数中。
王坤认为，对于位于宜居带内的行星来说，人们在考虑一颗系外行星能否孕育生命时，应该强调行星的大小，并纳入常规考虑。#火星# https://t.cn/A6MUvM0k
还在“死磕”类地行星？ 氢海行星或许也是外星生命“摇篮”
在超级地球和超小海王星之间，还可能存在另外一种行星，即氢海行星。这种行星的氢气包层很薄，使得海洋表面压强不是特别大，能够支撑生命存在。对K2-18b的观测发现，也证明了符合上述构想的系外行星是存在的。
邹远川 华中科技大学物理学院教授
探索宇宙，寻找外星生命，人类又迈出了一小步。
近日，来自英国剑桥大学的天文学家认为，氢海系外行星或是孕育外星生命的“摇篮”。研究团队发表论文称，他们发现了一类新的宜居行星，这种系外行星的质量是地球的几倍，拥有巨大的液态水海洋和富含氢气的大气层，被称为氢海行星。
也许在不久的将来，人类就能够在一颗意想不到的星球上，发现地外生命。
宜居星球不只是类地行星
“目前比较可信的氢海行星只有K2-18b一个。”邹远川直言，氢海行星是一个拥有主要由氢气所构成的薄大气层，以及由液态水（海洋）作为行星表层的系外行星。
这种行星质量范围比较广，大致在1个到10个地球质量之间，邹远川说，以目前的观测来看，氢海行星的质量，正好处在人类能观测到的地外行星主要质量范围内。但其大气只占总质量的百万分之一左右，“氢海行星大气层很薄，要发现并确定它们并不容易。”邹远川说。
自20世纪90年代初，人类首次发现太阳系之外的行星以来，我们已经发现了数千颗系外行星。在已知的数千颗系外行星中，绝大多数行星质量在地球和海王星之间，它们通常被称为超级地球或超小海王星，大多为大气富含氢的岩质行星和冰质巨行星，或介于两者之间的行星。氢海行星此前就被归属于超小海王星。
目前，地球是人类唯一知晓存在生命的天体。在系外行星搜索中，我们始终把寻找生命迹象视为重头戏。为此，天文学家主要关注与地球体积、质量、温度和大气成分相似的行星，即类地行星。
而在剑桥大学的最新研究中，研究人员认为或许不只有类地行星才宜居，此前曾被认定为非宜居行星的氢海行星，也有可能孕育生命。研究小组成员表示，氢海行星在整个银河系中似乎极其常见，它们可能拥有“极端生物”，如同能在地球上最恶劣环境中繁衍生息的生物一般。
研究人员认为，氢海行星通常比地球更炎热，其大气温度或高达200摄氏度，具体情况取决于它们的宿主恒星及其与宿主恒星的距离。
尽管氢海行星与地球有着不同的特性，但仍具有容纳大型海洋的特征，在富含氢的大气层下，或存在着行星尺度的巨大海洋。
邹远川介绍，与类地行星相比，氢海行星可能存在于恒星周围更广的空间范围。这就意味着，即使位于宜居带范围之外，仍有机会找到能够孕育生命的行星。这个发现或可改写我们对于“宜居带”的一般性认识。
氢海行星上的海洋或能孕育生命
邹远川介绍，氢海行星的质量在地球和海王星之间。同样在此质量区间，大多数超小海王星则没有支撑生命存在的条件。大多数超小海王星的质量超过地球的1.6倍。虽然这一质量要比海王星小，但还是太大了，无法像地球一样拥有岩质的内部结构。“生命不能在气体中诞生，只能在岩石核上，如果气体太厚，岩石所处的气压太高，生命就无法存在。”他说。
早期对这类行星的研究认为，它们富含氢的大气之下，压力和温度过高，无法支持生命存在。而剑桥大学研究团队最近对K2-18b的研究发现，在某些条件下，这类行星仍有机会支持生命繁衍。
这一发现让该团队开始对相关行星和恒星性质开展了更加全面、详细的调查，寻找已知或未知的系外行星中哪些可能满足这些条件，以及是否有机会观测到它们的生物信号。
邹远川说，这类行星还包含潮汐锁定的暗氢海行星，它们可能只有在永久背阴面具有宜居条件；还包括只能接收到来自恒星少量辐射的冷氢海行星。
也有研究认为，氢海行星有条件支持地外生命存在的观点，更重要的是这类行星的数量和可观测性均高于类地行星，这将大大加速人类对太阳系之外的生命搜索工作。
“最新的研究成果并没有推翻之前的行星研究结论。”邹远川坦言，新研究只是说在超级地球和超小海王星之间，还可能存在另外一种行星，即氢海行星。这种行星的氢气包层很薄，使得海洋表面压强不是特别大，能够支撑生命存在。对K2-18b的观测发现，也证明了符合上述构想的系外行星是存在的。
生命形态极可能是微生物
可以肯定的是，氢海行星为人类在寻找地外生命的道路上开辟了一条全新途径。
剑桥大学研究人员认为，氢海行星大气中可能存在一些微量的生物标记物。不久的将来，人类或许可以通过光谱观测发现这些标记物。
目前，该研究团队确定了一个相当大的潜在氢海行星样本库，这些样本可以成为下一代望远镜详细研究的候选对象。
同时，仅仅依靠质量大小不足以确认一颗行星的具体情况，还需从温度和大气性质等其他方面进行更详细地研究。
邹远川说，氢海行星比类地行星尺寸更大、温度更高，其大气富含氢，使得它们的大气特征更容易被探测到。
他介绍，类似氢海行星这样的行星，在已知的系外行星中占了大多数。从光谱上探测氢海行星大气中的生物标记，需要更加强大的望远镜，即将发射的詹姆斯·韦伯望远镜正是一个适合用于此项研究的望远镜。
从过程上看，对氢海行星的探测与探测类地行星是相同的，即先利用专用的行星探测望远镜找到地外行星，再在其中搜寻可能的候选体，然后利用超大望远镜进行详细观测。
值得注意的是，虽然氢海行星是一种可能孕育生命的行星，但一方面，可以成为氢海行星的限制条件仍比较多，目前比较可信的候选体也只有一个；另一方面，即便该类行星能够孕育生命，也极有可能是微生物，因为氢海行星的大气中没有氧气, 无法支撑需进行有氧呼吸的大型动植物存活。
邹远川介绍，对于寻找地外生命，目前的主流还是搜寻类地行星。如2009年至2013年，美国国家航空航天局（NASA）使用的开普勒空间望远镜；2018年发射、设计寿命到2020年但目前依然在服役的TESS小型空间望远镜；欧洲航天局在2015年发射、设计使用到2025年的PLATO空间望远镜，都是主要的地外行星发现者，但目前还没有探测到一颗真正意义上的另一个地球。
邹远川说，目前我国上海天文台研究员葛健提出了地球2.0计划，经过长时间的观测，有望找到质量、体积、轨道周期等各项参数都和地球一致的“姐妹星”，再利用大型望远镜对该行星进行有针对性的长时间观测（包括成像和光谱观测），在邹远川看来，这将是最有可能找到地外生命的方式。
来源：科技日报
在超级地球和超小海王星之间，还可能存在另外一种行星，即氢海行星。这种行星的氢气包层很薄，使得海洋表面压强不是特别大，能够支撑生命存在。对K2-18b的观测发现，也证明了符合上述构想的系外行星是存在的。
邹远川 华中科技大学物理学院教授
探索宇宙，寻找外星生命，人类又迈出了一小步。
近日，来自英国剑桥大学的天文学家认为，氢海系外行星或是孕育外星生命的“摇篮”。研究团队发表论文称，他们发现了一类新的宜居行星，这种系外行星的质量是地球的几倍，拥有巨大的液态水海洋和富含氢气的大气层，被称为氢海行星。
也许在不久的将来，人类就能够在一颗意想不到的星球上，发现地外生命。
宜居星球不只是类地行星
“目前比较可信的氢海行星只有K2-18b一个。”邹远川直言，氢海行星是一个拥有主要由氢气所构成的薄大气层，以及由液态水（海洋）作为行星表层的系外行星。
这种行星质量范围比较广，大致在1个到10个地球质量之间，邹远川说，以目前的观测来看，氢海行星的质量，正好处在人类能观测到的地外行星主要质量范围内。但其大气只占总质量的百万分之一左右，“氢海行星大气层很薄，要发现并确定它们并不容易。”邹远川说。
自20世纪90年代初，人类首次发现太阳系之外的行星以来，我们已经发现了数千颗系外行星。在已知的数千颗系外行星中，绝大多数行星质量在地球和海王星之间，它们通常被称为超级地球或超小海王星，大多为大气富含氢的岩质行星和冰质巨行星，或介于两者之间的行星。氢海行星此前就被归属于超小海王星。
目前，地球是人类唯一知晓存在生命的天体。在系外行星搜索中，我们始终把寻找生命迹象视为重头戏。为此，天文学家主要关注与地球体积、质量、温度和大气成分相似的行星，即类地行星。
而在剑桥大学的最新研究中，研究人员认为或许不只有类地行星才宜居，此前曾被认定为非宜居行星的氢海行星，也有可能孕育生命。研究小组成员表示，氢海行星在整个银河系中似乎极其常见，它们可能拥有“极端生物”，如同能在地球上最恶劣环境中繁衍生息的生物一般。
研究人员认为，氢海行星通常比地球更炎热，其大气温度或高达200摄氏度，具体情况取决于它们的宿主恒星及其与宿主恒星的距离。
尽管氢海行星与地球有着不同的特性，但仍具有容纳大型海洋的特征，在富含氢的大气层下，或存在着行星尺度的巨大海洋。
邹远川介绍，与类地行星相比，氢海行星可能存在于恒星周围更广的空间范围。这就意味着，即使位于宜居带范围之外，仍有机会找到能够孕育生命的行星。这个发现或可改写我们对于“宜居带”的一般性认识。
氢海行星上的海洋或能孕育生命
邹远川介绍，氢海行星的质量在地球和海王星之间。同样在此质量区间，大多数超小海王星则没有支撑生命存在的条件。大多数超小海王星的质量超过地球的1.6倍。虽然这一质量要比海王星小，但还是太大了，无法像地球一样拥有岩质的内部结构。“生命不能在气体中诞生，只能在岩石核上，如果气体太厚，岩石所处的气压太高，生命就无法存在。”他说。
早期对这类行星的研究认为，它们富含氢的大气之下，压力和温度过高，无法支持生命存在。而剑桥大学研究团队最近对K2-18b的研究发现，在某些条件下，这类行星仍有机会支持生命繁衍。
这一发现让该团队开始对相关行星和恒星性质开展了更加全面、详细的调查，寻找已知或未知的系外行星中哪些可能满足这些条件，以及是否有机会观测到它们的生物信号。
邹远川说，这类行星还包含潮汐锁定的暗氢海行星，它们可能只有在永久背阴面具有宜居条件；还包括只能接收到来自恒星少量辐射的冷氢海行星。
也有研究认为，氢海行星有条件支持地外生命存在的观点，更重要的是这类行星的数量和可观测性均高于类地行星，这将大大加速人类对太阳系之外的生命搜索工作。
“最新的研究成果并没有推翻之前的行星研究结论。”邹远川坦言，新研究只是说在超级地球和超小海王星之间，还可能存在另外一种行星，即氢海行星。这种行星的氢气包层很薄，使得海洋表面压强不是特别大，能够支撑生命存在。对K2-18b的观测发现，也证明了符合上述构想的系外行星是存在的。
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可以肯定的是，氢海行星为人类在寻找地外生命的道路上开辟了一条全新途径。
剑桥大学研究人员认为，氢海行星大气中可能存在一些微量的生物标记物。不久的将来，人类或许可以通过光谱观测发现这些标记物。
目前，该研究团队确定了一个相当大的潜在氢海行星样本库，这些样本可以成为下一代望远镜详细研究的候选对象。
同时，仅仅依靠质量大小不足以确认一颗行星的具体情况，还需从温度和大气性质等其他方面进行更详细地研究。
邹远川说，氢海行星比类地行星尺寸更大、温度更高，其大气富含氢，使得它们的大气特征更容易被探测到。
他介绍，类似氢海行星这样的行星，在已知的系外行星中占了大多数。从光谱上探测氢海行星大气中的生物标记，需要更加强大的望远镜，即将发射的詹姆斯·韦伯望远镜正是一个适合用于此项研究的望远镜。
从过程上看，对氢海行星的探测与探测类地行星是相同的，即先利用专用的行星探测望远镜找到地外行星，再在其中搜寻可能的候选体，然后利用超大望远镜进行详细观测。
值得注意的是，虽然氢海行星是一种可能孕育生命的行星，但一方面，可以成为氢海行星的限制条件仍比较多，目前比较可信的候选体也只有一个；另一方面，即便该类行星能够孕育生命，也极有可能是微生物，因为氢海行星的大气中没有氧气, 无法支撑需进行有氧呼吸的大型动植物存活。
邹远川介绍，对于寻找地外生命，目前的主流还是搜寻类地行星。如2009年至2013年，美国国家航空航天局（NASA）使用的开普勒空间望远镜；2018年发射、设计寿命到2020年但目前依然在服役的TESS小型空间望远镜；欧洲航天局在2015年发射、设计使用到2025年的PLATO空间望远镜，都是主要的地外行星发现者，但目前还没有探测到一颗真正意义上的另一个地球。
邹远川说，目前我国上海天文台研究员葛健提出了地球2.0计划，经过长时间的观测，有望找到质量、体积、轨道周期等各项参数都和地球一致的“姐妹星”，再利用大型望远镜对该行星进行有针对性的长时间观测（包括成像和光谱观测），在邹远川看来，这将是最有可能找到地外生命的方式。
来源：科技日报
富含氢的海洋世界可能是生命的完美栖息地
在过去十年中，对太阳系以外行星（系外行星）的搜索突飞猛进。共有 4,514 颗系外行星在 3,346 个行星系统中得到确认，另有 7,721 颗候选行星正在等待确认。目前，天体生物学家主要关注寻找在大小、质量和大气成分上与地球（类地）相似的系外行星的方法。
然而，天体生物学家也有兴趣寻找奇异生命的例子，这种生命是在与地球不同的条件下出现的。例如，剑桥大学的一个天文学家团队最近进行了一项研究，该研究展示了生命是如何在海洋覆盖的、富含氢的行星（又名“Hycean”行星）上出现的。这些发现可能对系外行星研究和天体生物学领域具有重要意义。
该研究由剑桥大学天文学研究所 (IoA)的天体物理学和系外行星科学读者（Nikku Madhusudhan）博士领导。描述他们发现的研究，题为“富含氢的海洋世界的宜居性和生物特征”，最近发表在《天体物理学杂志》上。
当下一代望远镜在不久的将来面世时，剑桥团队准备的大量潜在海洋世界样本将成为后续观测的主要目标。此外，按照宇宙标准，这些行星都相对较近，围绕距离太阳系 35 至 150 光年的 M型（红矮星）恒星运行。已经有计划使用下一代詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 研究 K2-18b（最有希望的候选者）。
当 JWST 在今年 11 月（或 12 月初）发射时，天文学家将能够对系外行星进行近红外到中红外波长的直接成像研究，并直接从它们的大气中获取光谱。南希格雷斯罗马太空望远镜 (RST) 将于 2025 年紧随其后，该望远镜还将使用其先进的光学系统、日冕仪和光谱仪进行直接成像研究。
这些结果有助于说明近年来系外行星研究是如何发展和转变的。现在有数千颗已确认的系外行星可供研究，这个过程已经从发现转移到表征。随着仪器和方法的改进，天文学家可以对行星环境的情况施加更严格的限制。
科学家们可以检验他们关于生命可以在我们的宇宙中存在的条件种类的理论。毕竟，最终目标不仅仅是找到我们所知道的生命，我们现在可能仅限于寻找外星生命的存在，但总有一天我们可能会爬上生命之树，成为多星种文明。
在过去十年中，对太阳系以外行星（系外行星）的搜索突飞猛进。共有 4,514 颗系外行星在 3,346 个行星系统中得到确认，另有 7,721 颗候选行星正在等待确认。目前，天体生物学家主要关注寻找在大小、质量和大气成分上与地球（类地）相似的系外行星的方法。
然而，天体生物学家也有兴趣寻找奇异生命的例子，这种生命是在与地球不同的条件下出现的。例如，剑桥大学的一个天文学家团队最近进行了一项研究，该研究展示了生命是如何在海洋覆盖的、富含氢的行星（又名“Hycean”行星）上出现的。这些发现可能对系外行星研究和天体生物学领域具有重要意义。
该研究由剑桥大学天文学研究所 (IoA)的天体物理学和系外行星科学读者（Nikku Madhusudhan）博士领导。描述他们发现的研究，题为“富含氢的海洋世界的宜居性和生物特征”，最近发表在《天体物理学杂志》上。
当下一代望远镜在不久的将来面世时，剑桥团队准备的大量潜在海洋世界样本将成为后续观测的主要目标。此外，按照宇宙标准，这些行星都相对较近，围绕距离太阳系 35 至 150 光年的 M型（红矮星）恒星运行。已经有计划使用下一代詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 研究 K2-18b（最有希望的候选者）。
当 JWST 在今年 11 月（或 12 月初）发射时，天文学家将能够对系外行星进行近红外到中红外波长的直接成像研究，并直接从它们的大气中获取光谱。南希格雷斯罗马太空望远镜 (RST) 将于 2025 年紧随其后，该望远镜还将使用其先进的光学系统、日冕仪和光谱仪进行直接成像研究。
这些结果有助于说明近年来系外行星研究是如何发展和转变的。现在有数千颗已确认的系外行星可供研究，这个过程已经从发现转移到表征。随着仪器和方法的改进，天文学家可以对行星环境的情况施加更严格的限制。
科学家们可以检验他们关于生命可以在我们的宇宙中存在的条件种类的理论。毕竟，最终目标不仅仅是找到我们所知道的生命，我们现在可能仅限于寻找外星生命的存在，但总有一天我们可能会爬上生命之树，成为多星种文明。
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