又发现了一颗“氢海”行星？TOI-270d
氢海行星可能有生命存在，即使它们在科学家认为的正常宜居带之外。它们厚厚的大气层可以捕获足够的热量，使海洋保持温暖，即使它们离恒星并不近。
天文学家发现了另一个潜在的氢海（Hycean）世界，名为TOI-270d。
Hycean这个词是“氢”和“海洋”的合成词，它描述的是表面有海洋和厚厚的富氢大气层的世界。科学家们认为，它们可能在红矮星周围很常见，并且可能适合居住，尽管存在于氢海世界上的任何生命都是水生的。
因为它们含有大量的水，科学家们认为它们比类似的无水行星要大。它们更大的尺寸使它们更容易成为詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）大气研究的目标。虽然氢海世界现在在很大程度上是假设的，但JWST预示着行星科学的一个新时代，并且可能能够证明它们确实存在。
该望远镜对系外行星大气特征的描绘能力可能是确认它们存在的关键。利用透射光谱学，太空望远镜可以观察星光穿过它们的大气层，揭示某些重要化学物质甚至生物特征的存在。
系外行星TOI-270d可能是一个氢海世界，一篇新的论文提供了支持这一观点的证据。这篇论文题为“次海王星TOI-270d可能的氢海条件”，发表在《天文学与天体物理学》杂志上。作者是马恩斯·霍姆伯格（Måns Holmberg）和尼库·马杜苏丹（Nikku Madhusudhan），两人都来自剑桥大学天文研究所。
作者写道：“JWST开创了温带低质量系外行星大气特征的新时代，最近在候选氢海世界K2-18 b中检测到了含碳分子。”。这是一个重要的发现，这篇论文的作者说，JWST向我们展示了更多关于系外行星大气层的信息。在这项工作中，两名研究人员在TOI-270系统中的两个次海王星凌日M矮星时进行了检查。他们写道：“我们用JWST透射光谱报告了系外行星TOI-270 d的大气特征，这是一个候选的氢海世界 ……”。
TOI-270是一颗M矮星（红矮星），距离我们大约73光年。众所周知，红矮星有时会剧烈爆发，从而排除了在附近行星上的宜居性。然而，作者将TOI-270描述为一颗安静的恒星。它拥有三颗次海王星行星，最外层的一对行星TOI-270 C和D都是候选的氢海世界。TOI-270d被认为是最强的候选者。
TOI-270d的质量约为4.2地球质量，半径约为2.1地球半径。它只需要11个地球日就可以完成一个轨道，这一事实有助于大气研究。哈勃太空望远镜最近观测了TOI-270d，它的观测结果表明，这颗行星有富含氢的大气层，有一些水存在的证据。这些结果值得用更强大的JWST进一步检查。
尽管科学家们还没有证明氢海世界的存在，但他们对它们的大气化学成分有所了解。在一个大气层厚而富氢的海洋星球上，科学家们预计会发现CH4（甲烷）和CO2的强烈特征，而没有NH3（氨）的证据。这就是JWST在K2-18b发现的，尽管这颗系外行星是否是氢海世界仍不确定。
每个星球都是不同的，但每种类型都应该有共同点。作者写道：“对于氢海世界来说，在薄的富含H2的大气层下存在海洋，可以通过CO2、H2O和/或CH4的增加，以及NH3的消耗来推断。”。由于TOI-270d是一个候选的氢海世界，它的光谱应该与K2-18b等其他候选氢海相似。该论文的作者解释道：“因此，对于氢海候选者TOI-270d，需要对这些关键的含碳、含氮和含氧（CNO）分子进行观察，以评估它是否是一个氢海世界。”
在2023年10月，JWST观测到了TOI-270b和d的两次凌日。观察到的总暴露时间为5.3小时。作者写道：“这一罕见的事件允许对两颗行星进行透射光谱分析。”
作者解释说：“我们的大气检索结果支持TOI-270d上富含H2的大气的推断，并为主要CNO分子的丰度提供了宝贵的见解。”此外，丰度与JWST在K2-18b上发现的相似，K2-18b是另一个被怀疑是氢海的世界。
但当涉及到水时，结果就不那么确定了。作者写道：“我们只发现了H2O存在的初步证据，探测意义和丰度估计各不相同 ……”，水的检测和丰度更多地取决于研究人员使用什么方法来分析数据。
在TOI-270d的大气中出现的CS2（二硫化碳）是有趣的。它被认为是氢海世界大气中可探测的生物标志物，以及岩石世界富氢大气中的生物标志物，尽管直接来源也可能是火山或光化学。
大气光谱也包含C2H6（乙烷）的迹象。乙烷可能是涉及甲烷和其他气体（包括生物气体）的光化学反应的副产品。它的存在是甲烷存在的另一个迹象。研究人员还指出，乙烷和二硫化碳的丰度远远高于理论预测。他们写道：“需要更多的观察来严格限制这两种分子的存在和丰度。”
研究人员所能得出的结论是，TOI-270d是一个候选的氢海世界。但是，虽然之前的HST观测暗示了它的状态，表明在富含H2的大气中存在H2O，但JWST的观测提供了更多的深度。JWST对CH4和CO2的探测能力更强，同时也没有检测到NH3，使其成为更强大的氢海世界候选者。
作者总结说：“这颗行星作为一个有希望的氢海（Hycean）行星候选者脱颖而出，这与对它最初的预测是一致的，即在富含H2的大气下，有可能存在可居住的海洋。”
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