海洋星系范式下的太空生命搜索

寻找外星行星上适宜生命存在的条件及生命迹象，是现代天文学的重要前沿。由于小型类地行星的尺寸较小且大气层相对薄，检测其类地行星的大气特征具有较大挑战性。最近，一种新的适宜生命存在的亚海王星质量行星类——称为海洋星系世界（Hycean worlds），被理论化提出。海洋星系世界指具有氢气富集大气层并拥有全球性海洋，且热力学条件类似于地球海洋的行星。与质量相似的岩石行星相比，海洋星系世界尺寸更大、大气层更厚，因而在大气观测方面显著更易被访问。这些行星为利用詹姆斯·韦伯太空站（James Webb Space Telescope, JWST）进行光谱观测，开拓了太空生命搜索的新途径。我们利用 JWST 在运行第一年期间，对一颗候选海洋星系世界——K2-18 b 的传输光谱进行了观测。该光谱显示出大气中多种碳含量分子的光谱特征，首次在适宜生命的外星行星上检测到甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）。我们讨论了对大气化学组成的推断及其对大气、地核和表面条件的意义，以及潜在存在适宜生命海洋的可能性。我们还讨论了这一新兴前沿的最新观测与理论发展及其对行星适宜性及太空生命搜索的意义。