在一項(xiàng)新發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》的研究中，一個(gè)由劍橋大學(xué)主導(dǎo)的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，在一顆名為K2-18b的遙遠(yuǎn)系外行星的大氣中，探測(cè)到一種或多種可能由生命活動(dòng)產(chǎn)生的分子。他們表示，這可能是迄今為止表明太陽系之外的行星上可能存在生命的最有力證據(jù)。
系外行星K2-18b的藝術(shù)構(gòu)想圖。（圖/ESA/Hubble, M. Kornmesser）
然而，這一激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)也引來了許多科學(xué)家的質(zhì)疑。他們指出，目前的數(shù)據(jù)還不足以作為外星生命存在的證據(jù)，必須保持科學(xué)上的審慎。
發(fā)現(xiàn)了什么？
K2-18b是一顆位于獅子座、距離地球約124光年（38秒差距）的系外行星，其質(zhì)量為地球的8.6倍，半徑約為地球的2.6倍。早期觀測(cè)顯示，這顆行星的大氣中含有甲烷和二氧化碳。這是首次在“宜居帶”系外行星的大氣中檢測(cè)到含碳分子，暗示著它可能是一個(gè)被氫氣包裹的“海洋世界”，即所謂的海氫行星。
一顆“海氫行星”（擁有全球性水海洋和富氫大氣層的世界）圍繞紅矮星運(yùn)行的藝術(shù)構(gòu)想圖。（圖/A. Smith & N. Madhusudhan）
2023年，劍橋大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)使用韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）的近紅外儀器（NIRISS與NIRSpec）來觀測(cè)K2-18b，在0.8~5微米的波段中發(fā)現(xiàn)了二甲硫醚（DMS）的微弱信號(hào)。這是一種帶有刺鼻氣味的化合物，在地球上通常由細(xì)菌或浮游植物等生命形式產(chǎn)生。
為了驗(yàn)證這一結(jié)果，他們進(jìn)一步使用JWST的中紅外儀器（MIRI），在6~12微米的波段獲得了更清晰、強(qiáng)度更高的光譜信號(hào)。這次，他們不僅再次捕捉到DMS的跡象，還發(fā)現(xiàn)了與其密切相關(guān)的另一種分子——二甲基二硫（DMDS）。
JWST的MIRI儀器拍攝的K2-18b的透射光譜，可能表明其大氣中含有DMS和DMDS。（圖/A. Smith & N. Madhusudhan）
那么，研究人員是如何發(fā)現(xiàn)這些分子的？
當(dāng)K2-18b凌星（掠過其母星前方）時(shí)，JWST所探測(cè)到恒星亮度會(huì)下降，并且一小部分星光在到達(dá)地球之前會(huì)穿過行星的大氣層。行星大氣中的不同分子會(huì)在不同波長吸收光，從而在光譜中留下獨(dú)特“指紋”。研究人員正是通過分析這些光譜特征，推斷出大氣中可能存在DMS和DMDS的。
不過，分析結(jié)果表明，K2-18b大氣中DMS和DMDS的濃度與地球上的非常不同，在地球上它們的體積通常低于十億分之一。在K2-18b上，它們的強(qiáng)度估計(jì)要高出數(shù)千倍——超過百萬分之十。
科學(xué)界為何持懷疑態(tài)度？
DMS和DMDS是同一化學(xué)家族的揮發(fā)性硫化合物，它們?cè)谒^測(cè)的光譜區(qū)間內(nèi)具有重疊的特征，理論上都可能被視為生物標(biāo)志物。在地球上，這類分子主要由海洋浮游植物等微生物產(chǎn)生。
如果K2-18b大氣中的這些分子真的是由生命過程產(chǎn)生，這將是人類首次在地球之外捕捉到明確的生命化學(xué)信號(hào)——對(duì)地外生命探索而言，堪稱歷史性突破。
盡管研究結(jié)果振奮人心，但很多科學(xué)家指出，現(xiàn)階段仍不能斷言這是外星生命的證據(jù)，原因主要有三點(diǎn)：
1、K2-18b是否適宜生命仍不確定：這顆行星是否具備液態(tài)水，是否存在生物可生存的表面，目前尚無定論。一些模型顯示，K2-18b可能是極度貧瘠的，表面環(huán)境惡劣，不利于生命存在。
2、DMS和DMDS是否真的存在仍存爭議：當(dāng)前光譜數(shù)據(jù)已接近JWST的靈探測(cè)極限。有研究人員重算2023年的數(shù)據(jù)后指出，所謂信號(hào)可能只是統(tǒng)計(jì)波動(dòng)。不過，劍橋團(tuán)隊(duì)反駁稱，信號(hào)偶然出現(xiàn)的概率僅為0.3%。
3、即便這些分子真的存在，也不一定來源于生命：在實(shí)驗(yàn)室條件下，DMS可通過非生物過程合成。更早前，歐洲航天局的“羅塞塔”號(hào)就曾在一顆彗星中探測(cè)到DMS，而彗星顯然不是生命活動(dòng)場(chǎng)所。
因此，科學(xué)家們普遍認(rèn)為，我們目前對(duì)這些系外大氣的化學(xué)過程知之甚少。即使信號(hào)屬實(shí)，也必須在進(jìn)一步排除所有非生物解釋后，才能將其視為生命存在的可能證據(jù)。
還需要更多探索
研究團(tuán)隊(duì)正計(jì)劃開展更多理論建模和實(shí)驗(yàn)，評(píng)估在假定環(huán)境下DMS和DMDS是否可能通過非生命途徑大量產(chǎn)生。同時(shí)，他們希望申請(qǐng)更多JWST的觀測(cè)時(shí)間，以提高數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)顯著性。
科學(xué)界也呼吁多組獨(dú)立研究團(tuán)隊(duì)開展重復(fù)驗(yàn)證，以避免單一研究結(jié)論帶來的誤導(dǎo)。
不論結(jié)果如何，這次觀測(cè)都標(biāo)志著我們已經(jīng)能夠?qū)b遠(yuǎn)行星的大氣組成進(jìn)行分子級(jí)解析，系外行星科學(xué)正步入一個(gè)新的技術(shù)時(shí)代。有了JWST及未來更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，人類正在向那個(gè)終極問題邁出關(guān)鍵一步：“我們?cè)谟钪嬷惺枪陋?dú)的嗎？”
#參考來源：
https://www.cam.ac.uk/stories/strongest-hints-of-biological-activity?ucam-ref=home-hero
https://www.nature.com/articles/d41586-025-01264-z#ref-CR1
#圖片來源：
封面圖&首圖：ESA/Hubble, M. Kornmesser
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