K2-18b

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1. 개요
2. 발견
- 2.1. 케플러 우주 망원경의 K2 미션
- 2.2. 초기 관측 및 거리 측정
3. 물리적 특징
- 3.1. 크기, 질량, 궤도
- 3.2. 밀도 및 구성
4. 모항성 (K2-18)
- 4.1. 특징
- 4.2. 행성계
5. 대기 및 생명체 거주 가능성
6. 연구 역사
- 6.1. 추가 관측 및 연구
- 6.2. 기후 모델링
참조

1. 개요

K2-18b는 2015년 케플러 우주 망원경의 K2 미션으로 발견된 외계 행성으로, 지구에서 약 124광년 떨어진 적색 왜성 K2-18을 공전한다. 지구 질량의 약 8.6배, 반지름은 약 2.6배이며, 33일 주기로 별을 돈다. 2019년 허블 우주 망원경 관측을 통해 대기 중 수증기 존재가 확인되었으며, 2023년 제임스 웹 우주 망원경 관측에서는 메탄, 이산화탄소, 다이메틸 설파이드가 검출되었다. K2-18b는 "하이시안 행성"으로 불리며 생명체 존재 가능성에 대한 연구가 진행되고 있다.

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K2-18b
기본 정보
K2-18b의 상상도 (적색 왜성 K2-18 (왼쪽)을 공전). 외계 행성 K2-18c는 그 사이에 표시됨. 제공: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
명칭	K2-18b
별자리	사자자리
분류	태양계 외 행성 슈퍼 지구? 섭-해왕성?
천문학적 의미	거주 가능 영역 내에서 공전하는 행성으로서는 처음으로 대기에서 수증기가 검출된 행성
발견
발견 장소	케플러 우주 망원경
발견 시기	2015년
발견자	케플러 우주 망원경 （K2 미션）
발견 방법	천문학적 트랜싯
궤도 정보
모항성	K2-18
궤도 긴반지름	0.1429 천문단위 （21,377,840 km）
근일점 거리	0.1143 au
원일점 거리	0.1715 au
궤도 이심률	0.20 ± 0.08
공전 주기	32.939623 일
궤도 경사	89.5785°
근점 인수	-5.70°
통과 시각	2457264.39144 ± 0.00065 BJD
준진폭	3.55 m/s
근일점 인자	354.3°
위치 정보
기준점	J2000.0
고유 운동 (적경)	-80.377 밀리초/년
고유 운동 (적위)	-133.142 밀리초/년
거리	124.0 ± 0.3 광년 （38.025 ± 0.079 파섹）
물리적 특징
지름	34,582 ± 829 km
반지름	2.711 ± 0.065 지구 반지름
표면적	3.749 제곱킬로미터
부피	2.158 세제곱킬로미터
질량	8.63 ± 1.35 지구 질량
평균 밀도	2.4 ± 0.4 그램 매 세제곱센티미터
표면 중력	11.5 ± 1.9 미터 매 초 제곱 （1.17 ± 0.19 중력 가속도）
탈출 속도	19.9 ± 1.6 km/s
평형 온도	272 ± 15 켈빈(-1 ± 15 섭씨) 265 ± 5 K（-8 ± 5 ℃） 284 ± 15 K（11 ± 15 ℃）
대기 정보
대기압	불명
대기 성분	수소\|비율 불명 헬륨\|비율 불명 수증기\|0.1 - 50% 메탄\|비율 불명 이산화탄소\|비율 불명
기타 명칭
기타 명칭	EPIC 201912552 b EPIC 201912552.01 2MASS J11301450+0735180 b

2. 발견

K2-18b는 2015년에 발견되었다.^[1] 이 행성은 지구보다 8배 무겁고, 지구에서 124광년(38파섹) 떨어져 있으며, 적색 왜성 K2-18 주위를 33일 주기로 공전한다. K2-18b는 모항성의 생명체 거주가능 영역 안에 위치한다.^[1]

K2-18b는 케플러 우주 망원경으로 발견되었고,^[1] 이후 스피처 우주 망원경과 도플러 속도 기술로 존재가 확인되었다.^[1] 2019년에는 K2-18b에서 수증기가 발견되었는데, 이는 뜨거운 목성이 아닌 외계 행성에서 처음으로 확인된 사례이다.^[1]

K2-18b는 외계 행성 연구의 시험 사례로 사용되었으며,^[1] 액체 물과 수소 외피를 가진 "하이키언 행성" 정의에 영향을 주었다.^[1] K2-18b는 가장 잘 알려진 "하이키언 행성"일 것이다.^[1]

2023년 제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 K2-18b 대기에서 다이메틸 설파이드(DMS)와 메틸 클로라이드를 발견했다. DMS는 지구에서 주로 해양 식물성 플랑크톤에서 방출되므로 잠재적인 생물학적 지표로 간주된다.^[1] 그러나 DMS 존재 확인 및 비생물학적 기원 배제를 위한 추가 관측이 필요하다.^[1]

2024년 1월 행성 협회 웹사이트 팟캐스트에서 NASA 천체물리학자 니콜 콜론은 JWST의 K2-18b 관측 결과를 설명했다. 콜론은 JWST의 MIRI 데이터가 2024년 1월에 수집될 예정이며, "MIRI는 분자들의 추가적인 특징을 보여주어 존재와 풍부함을 검증할 수 있을 것"이라고 말했다. 또한, 대기 중 물 증거 부족에 대해 "JWST 데이터가 물의 강한 증거를 찾지 못했다는 것은 몇 가지를 시사할 수 있다"고 언급했다.

2. 1. 케플러 우주 망원경의 K2 미션

케플러 우주 망원경은 미국 항공 우주국(NASA)이 외계 행성을 탐사하기 위해 발사한 우주 망원경이다. K2-18b는 2015년 케플러 우주 망원경의 연장 임무인 "K2 미션"을 통해 발견되었다. 케플러 우주 망원경은 행성이 별 앞을 지나는 현상(통과 현상)을 이용하여 행성을 탐색하는 통과법이라는 방법을 사용했다.

2. 2. 초기 관측 및 거리 측정

K2-18b는 2015년 미국 항공 우주국(NASA)의 외계 행성 탐사 케플러 우주 망원경 연장 임무인 "K2 미션"으로 발견되었다. 케플러 우주 망원경은 행성이 별 앞을 통과할 때 생기는 미세한 밝기 변화를 관측하는 통과법으로 행성을 발견한다. K2-18은 태양보다 작고 어두운 적색 왜성이어서, 발견 초기부터 대기 관측 가능성이 있다고 여겨졌다.

발견 당시 K2-18b까지 거리는 111 ± 13 광년(34 ± 4 파섹)으로 추정되었으나, 이후 가이아 계획 관측으로 124.0 ± 0.3 광년(38.025 ± 0.079 파섹)으로 수정되었다. 한국 언론에서는 110광년으로 보도되기도 했다.

3. 물리적 특징

K2-18b는 2015년에 발견된 외계 행성으로, 지구보다 8배 이상 무겁고, 지구에서 약 128광년(언론 보도에는 110광년) 떨어져 있다.^[1] 중력은 지구보다 약간 강하며(1.18배), 온도는 0도에서 40도 사이로 추정되어 생명체가 살기에 적합할 수 있다는 가능성이 제기되었다. 또한, 수증기가 관측되어 물의 존재 가능성이 높아, 생명체 존재의 강력한 신호로 해석되기도 한다.

K2-18b는 적색 왜성 K2-18 주위를 33일 주기로 공전하며, 생명체 거주가능 영역 내에 위치한다. 모항성과 K2-18b 사이에는 K2-18c라는 또 다른 슈퍼지구로 추정되는 행성이 존재한다.

K2-18b는 별에 조석 고정되어 있을 가능성이 높지만, 수성과 같은 스핀-궤도 공명도 가능하다.^[3]

K2-18b는 수백만 년에 걸쳐 형성되었을 수 있으며, 조석 가열은 일어날 가능성이 낮다.^[5] 내부 가열은 깊은 곳의 온도를 높일 수 있지만, 표면 온도에 큰 영향을 미칠 가능성은 낮다.

별에서 나오는 강력한 자외선 및 X선은 상층 대기를 가열하고 물의 광분해를 통해 형성된 수소로 채워져, 행성에서 탈출할 수 있는 확장된 수소 외기권을 형성할 것으로 예상된다.^[1] K2-18b가 K2-18로부터 받는 X선 및 자외선 플럭스는 태양으로부터의 해당 플럭스보다 상당히 높으며, 강한 자외선 방사선 플럭스는 초당 약 톤의 속도로 이 외기권을 탈출시킬 만큼 충분한 에너지를 제공하지만, 행성의 수명 동안 대기를 제거하기에는 너무 느리다.^[4] 행성 통과 시 라이먼 알파 방사선 방출 감소 관측을 통해 이러한 외기권의 존재를 나타낼 수 있으며, 이 발견은 확인이 필요하다.^[3]

3. 1. 크기, 질량, 궤도

K2-18b는 지구 질량의 약 8.63배, 반지름은 지구의 약 2.711배로, 지구와 해왕성의 중간 규모를 가진 행성이다.^[1] 표면 중력은 해왕성(11.15 m/s²)과 거의 같다.^[1] 적색 왜성 K2-18 주위를 33일 주기로 공전하고 있으며, 모항성과의 거리는 약 2100만 km이다.^[2]

K2-18b는 조석 고정되어 한쪽 면만 모항성을 향할 가능성이 높다.^[3] 이 궤도는 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 K2-18의 생물권 내에 위치한다.^[4] 2018년에 발표된 연구에 따르면 표면 온도는 265 K(-8℃)로 추정된다.^[5]

K2-18b의 밀도는 지구와 해왕성의 중간값이며, 이 행성이 수소가 풍부한 외피를 가지고 있음을 시사한다. K2-18b는 두꺼운 외피를 가진 암석형이거나 해왕성과 유사한 구성을 가질 수 있다. 얇은 대기를 가진 순수한 물 행성은 덜 가능성이 높다.

3. 2. 밀도 및 구성

K2-18b의 밀도는 약 으로, 지구와 해왕성의 중간 정도이다. 이는 K2-18b가 수소가 풍부한 대기를 가지고 있음을 의미한다.^[1] 이 행성은 암석 핵 위에 두꺼운 수소 대기층을 가진 형태이거나, 해왕성과 유사하게 물과 암석 외에 상당량의 수소와 헬륨을 포함하는 구성일 수 있다.^[4] 얇은 대기를 가진 순수한 물 행성일 가능성은 낮다.^[5]

고정밀 시선 속도 외계 행성 탐지 장치(HARPS) 등을 이용한 관측에 따르면, K2-18b의 질량은 지구의 8.63배, 반지름은 2.711배로, 지구와 해왕성의 중간 규모를 가진 행성으로 여겨진다. 표면의 중력은 해왕성(11.15 m/s²)과 거의 같다.

반경이 약 인 행성은 예상보다 희귀한데, 이는 ''반경 계곡'' 현상으로 알려져 있다. 중간 반경을 가진 행성은 자체 에너지 출력과 별의 복사로 인해 대기 탈출이 일어나기 쉽기 때문이다.^[2] 더 작은 반경을 가진 행성은 슈퍼 지구, 더 큰 반경을 가진 행성은 서브해왕성으로 분류된다.^[1]

만약 K2-18b에 바다가 존재한다면, 암석 행성핵 위에 고압 얼음 층이 있을 가능성이 높다. 이는 핵과 바다 사이의 물질 흐름을 막아 행성의 기후를 불안정하게 만들 수 있다.

4. 모항성 (K2-18)

K2-18은 사자자리에 있는 분광형 M3V의 M형 왜성(적색 왜성)으로, 태양에서 떨어져 있다.^[2] 언론에서는 K2-18과 지구 사이의 거리를 110광년으로 보도하기도 했다.

K2-18은 태양보다 더 차갑고 작으며, 의 온도를 가지고 있으며, 반지름은 태양의 45%이다.^[3] 이 별은 육안으로는 보이지 않는다.^[4]

4. 1. 특징

K2-18은 사자자리에 있는 분광형 M3V의 M형 왜성(적색 왜성)이다. 태양보다 더 차갑고 작으며, 3,457,000의 온도를 가지고 있고, 반지름은 태양의 45%이며, 육안으로는 보이지 않는다. K2-18은 24억 ± 6억 년 묵었으며 중간 정도의 별 활동을 보이지만, 행성이 그것들을 가로지를 때 행성의 존재로 인한 오류 신호를 만들 수 있는 별점이 있는지 여부는 불분명하다.

전체 M형 왜성의 최대 80%가 LHS 1140, 프록시마 센타우리, TRAPPIST-1을 포함하여 생물권 내에 행성을 가지고 있는 것으로 추정된다. 이러한 별들의 작은 질량, 크기, 낮은 온도와 행성의 빈번한 궤도는 행성을 특성화하기 쉽게 만든다. 반면에, 별의 낮은 광도는 행성의 분광학적 분석을 어렵게 만들 수 있으며, 별은 플레어와 불균일한 별 표면(반점 및 별점)으로 자주 활동하여 행성을 조사할 때 잘못된 스펙트럼 신호를 생성할 수 있다.

별로부터의 입사 복사량은 로, 지구 평균 일사량과 유사하다. K2-18b는 별의 생물권 내에 위치하거나 약간 안쪽에 위치하며, 온실 효과를 벗어나는 임계점에 가까울 수 있지만 미치지 못할 수도 있다. 평형 온도는 약 에서 이다.

이 행성이 실제로 생명체 거주 가능 여부는 대기의 특성과 구름의 알베도 및 헤이즈에 달려있다. 대기의 더 깊은 층은 너무 뜨거울 수 있으며, 물을 포함하는 층은 생명체 발달에 적합한 온도와 압력을 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.

지구의 미생물은 수소가 풍부한 대기에서도 생존할 수 있으며, 수소가 생명체에 장애가 되지 않음을 보여준다. 그러나 생명체의 존재를 식별하는 데 사용되는 여러 생물학적 지표 가스는 수소가 풍부한 대기에서는 신뢰할 수 있는 지표가 아니므로, K2-18b에서 생물학적 활동을 식별하려면 다른 지표가 필요하다. 니쿠 마두수단(Nikku Madhusudhan) 등에 따르면, 이러한 지표 중 일부는 적절한 횟수의 관측 후에 제임스 웹 우주 망원경으로 감지할 수 있다.

4. 2. 행성계

K2-18은 사자자리에 있는 분광형 M3V의 M형 왜성이다.^[1] 태양에서 38.025pc 떨어져 있다.^[2] 이 별은 태양보다 더 차갑고 작으며, 온도는 3,457,000이고, 반지름은 태양의 45%이며,^[3] 육안으로는 보이지 않는다.^[4] K2-18은 K2-18b의 궤도 안에 K2-18c라는 행성을 하나 더 가지고 있는데,^[5] 이는 조석 작용을 통해 K2-18b와 상호 작용할 수 있다.

5. 대기 및 생명체 거주 가능성

K2-18b는 생명체 거주가능 영역 내에 위치하여 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 환경을 갖추고 있어, 생명체 존재 가능성이 제기되는 외계 행성이다.

지구보다 8배 큰 질량을 가진 이 행성은, 지구에서 128광년(언론 보도는 110광년) 떨어진 곳에 위치하며, 적색 왜성 K2-18 주위를 33일 주기로 공전한다. K2-18b의 중력은 지구의 1.18배이며, 온도는 0도에서 40도 사이로 추정되어 인간이 살기에 적합할 수 있다는 가능성이 제기되었다.

허블 우주 망원경 관측 결과 K2-18b는 수소로 구성된 대기를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 2019년, 유니버시티 칼리지 런던(UCL)과 몬트리올 대학교 연구팀은 K2-18b 대기에서 수증기를 발견했다. 이는 '''생명체 거주가능 영역''' 내 행성에서 처음으로 수증기가 발견된 사례이다.

제임스 웹 우주 망원경(JWST) 관측 결과, K2-18b 대기에는 메탄과 이산화 탄소가 존재하며, 암모니아 농도는 매우 낮다. 또한, 지구상에서 생명체에 의해서만 생성되는 것으로 알려진 다이메틸 설파이드(DMS)가 존재할 가능성도 제기되었으나, 이는 추가 검증이 필요하다.

K2-18b는 하이시안 행성일 가능성이 제기되기도 하지만, 뚜렷한 표면 존재 여부가 불분명하고, 주성인 K2-18이 강한 방사선을 방출하는 활동적인 적색 왜성이라는 점에서 지구와 환경이 크게 다를 수 있다는 점을 고려해야 한다.

5. 1. 수증기 발견

2019년 9월, 유니버시티 칼리지 런던(UCL)과 몬트리올 대학교 연구팀은 허블 우주 망원경의 광역 카메라 3 관측 데이터를 사용하여 K2-18b 대기에서 수증기 존재의 흔적을 거의 동시에 감지했다는 연구 결과를 발표했다.^[2],^[3] UCL 연구팀의 연구 논문은 같은 해 9월 11일 과학 잡지 네이처의 자매지인 네이처 천문학에 게재되었으며, 몬트리올 대학교 연구팀의 논문 또한 arXiv에 게재되었다.

K2-18b의 대기는 K2-18b가 주성을 통과할 때, 행성의 대기를 통과하는 빛을 분광 관측하여 대기 중에 수소와 헬륨 외에 수증기가 존재한다는 것을 확인했다. 분광 관측에는 두 연구팀 모두 허블 우주 망원경의 데이터를 사용했다. HD 209458 b와 WASP-12b 등의 대기에서 수증기가 검출된 사례가 있었지만, 이들은 모두 항성으로부터 가까운 거리를 공전하는 목성 크기의 거대한 행성이었다. 그러나 K2-18b 대기에서 수증기가 검출됨으로써 K2-18b는 '''"생명체 거주가능 영역 내를 공전하는 행성으로는" 처음으로 대기에서 수증기가 검출된 행성'''이 되었다. UCL의 분석에 따르면 이 관측 결과가 사실일 확률은 99.97%이다. 대기 중 상세한 수증기 비율은 알려져 있지 않지만, UCL 연구팀은 그 비율이 20~50%에 이를 것으로 추정하며, 다른 경우에는 0.1~12.5%가 될 수 있다고 제시했다. 대기 중에 수증기가 포함되어 있다는 점에서, 몬트리올 대학교 연구팀을 이끄는 비에른 베네케(Björn Benneke)는 지구와 마찬가지로 비나 구름을 통한 작은 물 순환이 일어날 수 있다고 언급했다.

허블 우주 망원경으로 관측한 결과 K2-18b는 수소로 구성된 대기를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 수증기의 존재 가능성이 높지만 제임스 웹 우주 망원경의 관측 결과 농도가 0.1% 미만인 것으로 나타나 불확실성이 있다.

5. 2. 추가 대기 성분

2023년 미국 항공 우주국(NASA)의 제임스 웹 우주 망원경(JWST) 관측 결과, K2-18b 대기에서 메탄과 이산화 탄소가 검출되었고, 암모니아는 검출되지 않았다. 이는 K2-18b가 수소가 풍부한 대기 아래 물로 이루어진 바다가 펼쳐져 있는 하이시안 행성일 가능성을 뒷받침한다.

다이메틸 설파이드(DMS, 황화 다이메틸) 존재 가능성도 제기되었는데, DMS는 지구에서 주로 해양 식물 플랑크톤에서 방출되는 유기 황 화합물로, 잠재적인 생체 지표가 될 수 있다. 그러나 이 분석 결과는 확정된 것이 아니며, 추가 검증이 필요하다. 케임브리지 대학교의 Nikku Madhusudhan은 2020년 금성 대기에서 포스핀 검출 보고 후 제기된 의문들을 언급하며, 추가 데이터 필요성을 강조했다.^[5] 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 사용한 추가 관측을 계획하고 있다.

5. 3. 하이시안 행성 가설

K2-18b는 수소가 풍부한 대기 아래에 물로 된 바다가 펼쳐져 있는 하이시안 행성일 가능성이 제기되었다. 2023년 9월, 미국 항공 우주국(NASA)은 제임스 웹 우주 망원경을 이용한 K2-18b 대기 분광 관측 결과, K2-18b 대기에 메탄과 이산화 탄소가 포함되어 있고, 다이메틸 설파이드(DMS, 황화 다이메틸)도 존재할 가능성이 있다고 발표했다. 이산화 탄소가 검출되고 암모니아가 검출되지 않은 점은 K2-18b가 하이시안 행성일 가능성을 뒷받침한다.

5. 4. 생명체 존재 가능성 논의

K2-18b는 생명체 거주가능 영역 내에 위치하지만, 실제 생명체 존재 가능성은 미지수이다. 2019년 9월, 유니버시티 칼리지 런던(UCL)과 몬트리올 대학교 연구팀은 K2-18b 대기에서 수증기 흔적을 발견했다. 이는 '''생물 서식 가능 구역 내를 공전하는 행성으로는 처음으로 대기에서 수증기가 검출된 행성'''이 되었다. UCL 분석에 따르면 이 관측 결과가 사실일 확률은 99.97%이다.

허블 우주 망원경 관측 결과 K2-18b는 수소로 구성된 대기를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 수증기 존재 가능성은 높지만 제임스 웹 우주 망원경 관측 결과 농도가 0.1% 미만으로 나타나 불확실성이 있다. 암모니아 농도는 측정할 수 없을 정도로 낮다.Missing Methane Problem^영어 K2-18b 대기에는 메탄과 이산화 탄소는 각각 대기의 약 1%를 차지한다.

2023년 9월, 미국 항공 우주국(NASA)은 제임스 웹 우주 망원경을 통한 K2-18b 대기 관측 결과, 메탄과 이산화 탄소가 포함되어 있으며, 다이메틸 설파이드(DMS, 황화 다이메틸)도 존재할 가능성이 있다고 발표했다. 다이메틸 설파이드는 지구상에서는 생물 기원에 의해서만 생성되는 유기 황 화합물이며, 잠재적인 생체 지표가 될 수 있다. 그러나 이 분석 결과는 완전히 확정된 것이 아니며, 향후 검증이 필요하다.

K2-18b가 물로 이루어진 해양을 보유하기 위해서는 지구와 같이 뚜렷한 암석 표면이 존재해야 하지만, K2-18b와 같은 규모의 행성이 그러한 표면을 가지고 있는지 판단하기는 어렵다.

K2-18b는 "생물 서식 가능 행성"으로 보도되기도 하지만, "생물 서식 가능 행성"은 "생명체가 생존 가능하며, 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 적절한 온도와 기압을 가진 지구형 행성"을 의미하므로,^[4] 현재로서는 K2-18b를 생물 서식 가능 행성으로 단정할 수 없다. 뚜렷한 표면 존재 여부가 불분명하고, 주성이 플레어 등의 강한 방사선을 방출하는 활동적인 적색 왜성이므로, 강한 방사선의 영향을 받을 가능성이 높다. 지구와는 환경이 크게 다를 수 있으며, 지구에서 생각할 수 있는 생명체의 존재는 어려울 것이라는 우려도 있다.

6. 연구 역사

K2-18b는 2015년 케플러 우주 망원경을 통해 처음 발견되었으며, 이후 스피처 우주 망원경과 도플러 속도 기술을 활용하여 존재가 확인되었다.^[1]

6. 1. 추가 관측 및 연구

K2-18b는 2015년 케플러 우주 망원경에 의해 발견되었으며, 이후 스피처 우주 망원경과 도플러 속도 기술을 통해 존재가 확인되었다.^[1] 2019년 9월, 유니버시티 칼리지 런던(UCL)과 몬트리올 대학교 연구팀은 K2-18b 대기에서 수증기 존재의 흔적을 거의 동시에 감지했다는 연구 결과를 발표했다. 두 연구팀 모두 허블 우주 망원경의 광역 카메라 3 관측 데이터를 사용하여 수증기 존재를 확인했다. 이는 뜨거운 목성이 아닌 외계 행성에서 처음으로 수증기가 발견된 사례였다.

2023년 9월, 미국 항공 우주국(NASA)은 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 통한 K2-18b 대기 분광 관측 결과, 메탄과 이산화 탄소가 포함되어 있으며, 다이메틸 설파이드(DMS, 황화 다이메틸)도 존재할 가능성이 있다고 발표했다. 다이메틸 설파이드는 지구상에서는 생물에 의해서만 생성되는 것으로 알려져 있어, 잠재적인 생체 지표가 될 수 있다. 그러나 이 분석 결과는 완전히 확정된 것이 아니며, 향후 검증이 필요하다. 메탄과 이산화 탄소가 검출되고 암모니아가 검출되지 않은 점은 K2-18b가 하이시안 행성일 수 있다는 가설을 뒷받침한다.

K2-18b는 제임스 웹 우주 망원경과 2028년 발사 예정인 ARIEL의 이상적인 관측 대상이다. 이 망원경들은 외계 행성의 대기 조성을 조사할 수 있는 장비를 탑재하고 있다. 2024년 1월 행성 협회 웹사이트의 팟캐스트에서 NASA 천체 물리학자 니콜 콜론은 JWST에 의한 K2-18b 관측에서 얻은 일부 과학적 결과를 설명했다. JWST의 MIRI 장치에서 얻은 데이터는 2024년 1월에 수집될 예정이며, 추가적인 분자 특징을 확인할 수 있을 것이라고 언급했다.

6. 2. 기후 모델링

기후 모델은 K2-18b의 기후를 시뮬레이션하는 데 사용되었으며, K2-18b에 대한 결과 비교는 준 해왕성 행성의 기후를 시뮬레이션하는 CAMEMBERT 프로젝트의 일부이다.^[1] K2-18b에 대한 기후 모델링 연구는 다음과 같다.

Charnay 외 (2021년)는 행성이 조석 고정되어 있다고 가정하여, 약한 온도 경사와 밤에는 하강 기류, 낮에는 상승 기류가 있는 대기를 발견했다. 상층 대기에서는 메탄에 의한 복사 흡수가 온도 반전 층을 생성했다.^[2] 구름은 대기가 높은 금속성을 가질 경우에만 형성될 수 있었으며, 그 특성은 구름 입자의 크기, 대기의 조성과 순환에 크게 의존했다. 구름은 주로 항성점과 종결자에서 형성되었다. 만약 강수가 있다면, 지표면에 도달할 수 없고, 대신 버가를 형성하기 위해 증발했다.^[3] 스핀 궤도 공명 시뮬레이션은 구름 분포를 실질적으로 변경하지 않았다.^[4] 그들은 또한 별 통과 동안 대기의 모습을 시뮬레이션했다.^[5]
Innes와 Pierrehumbert (2022년)는 서로 다른 회전 속도를 가정하여 시뮬레이션을 수행했으며, 높은 회전 속도를 제외하고는 극과 적도 사이에 상당한 온도 기울기가 없다는 결론을 내렸다. 그들은 적도 위와 고위도 상공에 제트 기류가 존재하며, 표면에서는 더 약한 적도 제트가 존재한다는 것을 발견했다.
Hu (2021년)는 행성의 화학 반응 시뮬레이션을 수행했다. 그는 광화학이 바깥 대기에서 암모니아를 완전히 제거할 수 없으며 탄소 산화물과 시안이 중간 대기에서 형성되어 감지될 수 있다는 결론을 내렸다. 이 모델은 황 헤이즈 층이 형성되어 물 구름을 통과하고 그 위로 확장될 수 있다고 예측한다. 이러한 헤이즈 층은 행성의 대기 조사를 훨씬 더 어렵게 만들 것이다.
Tsai 외 (2024년)는 화학 및 물리 모델을 실행했다. 그들은 대류권에서 순행 제트 기류와 고도 이상의 역행 제트 기류를 발견했으며, 두 기류 사이에는 열 구동 순환이 있었다. 그들은 디메틸 설파이드가 감지되려면 지구의 20배를 초과하는 생산이 필요하다는 것을 발견했는데, 이는 그럴듯한 생태계에서 불가능하지 않은 속도이다. 몇몇 탄화수소는 디메틸 설파이드 신호를 가릴 수 있다.

참조

_[1] 웹사이트 Planet K2-18 b https://exoplanet.eu[...] 2024-10-05
_[2] 웹사이트 Planet HD 209458 b http://exoplanet.eu/[...] Paris Observatory 2019-09-13
_[3] 웹사이트 Planet WASP-12 b http://exoplanet.eu/[...] Paris Observatory 2019-09-13
_[4] 웹사이트 ハビタブル惑星(はびたぶるわくせい)とは - コトバンク https://kotobank.jp/[...] 2019-09-13
_[5] 뉴스 地球外生命の手がかり、ウェッブ宇宙望遠鏡が観測した可能性＝英研究チーム https://www.bbc.com/[...] 2023-09-19