于梅君
主筆、視頻制作：于梅君
一個(gè)國(guó)際天文學(xué)研究團(tuán)隊(duì)近日宣布，在距地球約124光年的太陽(yáng)系外行星K2-18b大氣中，發(fā)現(xiàn)了迄今太陽(yáng)系外可能存在生命活動(dòng)的“最有力證據(jù)”?？茖W(xué)家稱，這一發(fā)現(xiàn)將重新定義“生命”的概念，推動(dòng)人類從“地球文明”向“宇宙文明”邁進(jìn)。
K2-18b，發(fā)現(xiàn)生命跡象的“化學(xué)指紋”
4月17日刊發(fā)在《天體物理學(xué)報(bào)通信》的最新研究中，英國(guó)劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，利用韋布空間望遠(yuǎn)鏡上的儀器，對(duì)距地球124光年的K2-18b行星大氣層進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，在這一行星大氣層中，存在二甲基硫醚 (DMS) 和二甲基二硫醚(DMDS) 的“化學(xué)指紋”。
DMS和DMDS是什么？在地球上，這兩種氣體主要由微生物，如海洋浮游植物（藻類）產(chǎn)生，非生物過(guò)程極難生成。研究人員表示，這表明這顆行星可能充滿了微生物生命。但他們同時(shí)強(qiáng)調(diào)，這并非宣稱發(fā)現(xiàn)了真正的生命體，而是發(fā)現(xiàn)了可能的生物特征——生物過(guò)程的指標(biāo)。
科學(xué)家對(duì)在一次觀測(cè)窗口中檢測(cè)到如此多的氣體感到驚訝，“估計(jì)這種氣體在K2-18b大氣中的含量是地球上的幾千倍。所以，如果它確實(shí)與生命有關(guān)，那么這顆行星將充滿生命。”
科研人員稱，“這是太陽(yáng)系外尋找生命過(guò)程中的一個(gè)變革性時(shí)刻，我們證明利用現(xiàn)有設(shè)施，能夠探測(cè)到潛在宜居行星上的生物特征?！?/p>
科學(xué)家強(qiáng)調(diào)，雖然K2-18b大氣層中這些分子，也可能是來(lái)自未知的化學(xué)過(guò)程，但這些結(jié)果，仍是迄今太陽(yáng)系外行星可能存在生命的最有力證據(jù)。
這也標(biāo)志著人類探索外星生命邁入第三階段：從尋找宜居行星、檢測(cè)生命支持物質(zhì)（如氧氣、水），到如今鎖定生命化學(xué)指紋（如DMS、DMDS）?？茖W(xué)家比喻：“這相當(dāng)于在宇宙中，找到了‘生命說(shuō)明書(shū)’的第一頁(yè)?！?/p>
《自然》雜志盛贊其“人類首次在系外行星鎖定生命化學(xué)指紋”，標(biāo)志著天體生物學(xué)從“尋找宜居行星”的探索階段，昂首邁入“驗(yàn)證生命存在”的實(shí)證階段，開(kāi)啟了宇宙生命探索的新紀(jì)元。
科學(xué)界“冷思考”：還需排除非生物可能性
盡管此次發(fā)現(xiàn)令人振奮，科學(xué)界仍持審慎態(tài)度。部分學(xué)者指出，彗星撞擊或未知的地質(zhì)、光化學(xué)反應(yīng)，也可能生成DMS，例如在彗星上，也曾檢測(cè)到類似化合物。
此外，K2-18b的高壓、高溫條件，可能限制復(fù)雜生命的存活，因此，目前僅假設(shè)這里存在類似地球早期海洋的微生物。
此次觀測(cè)結(jié)合了韋布望遠(yuǎn)鏡不同波段的儀器（近紅外和中紅外光譜儀），數(shù)據(jù)置信度達(dá)99.7%，但仍需達(dá)到科學(xué)界嚴(yán)格的五西格瑪標(biāo)準(zhǔn)（99.99999%），以排除非生物可能性。
科學(xué)家希望很快獲得決定性證據(jù)，“若K2-18b的發(fā)現(xiàn)被證實(shí)，人類將首次直面‘我們?cè)谟钪嬷惺欠窆陋?dú)’的終極命題。”這一發(fā)現(xiàn)不僅推動(dòng)技術(shù)革新，更重塑了人類對(duì)生命本質(zhì)的理解——生命可能以完全不同于地球的形式存在。
未來(lái)，還需要通過(guò)韋布望遠(yuǎn)鏡的重復(fù)觀測(cè)及高分辨率光譜分析，進(jìn)一步確認(rèn)信號(hào)穩(wěn)定性，“或許我們可以在一到兩年內(nèi)確認(rèn)這一信號(hào)?！笨茖W(xué)家表示。
K2-18b：一顆充滿謎團(tuán)的“超級(jí)地球”
K2-18b距離地球大約124光年，位于獅子座方向，圍繞一顆比太陽(yáng)更小、更暗的紅矮星運(yùn)行，處于恒星宜居帶內(nèi)（允許液態(tài)水存在的區(qū)域）。
K2-18b的質(zhì)量約為地球的8.6倍，直徑是地球的2.6倍，表面溫度接近地球（約-2℃），可能被氫氣大氣層覆蓋，下方或存在液態(tài)海洋。科學(xué)家推測(cè)，它可能屬于“氫海行星”，即富氫大氣層下隱藏液態(tài)水海洋的行星，這類環(huán)境或許適合微生物生存。
2023年，韋布望遠(yuǎn)鏡首次在K2-18b大氣中發(fā)現(xiàn)甲烷（CH?）和二氧化碳（CO?），這是宜居帶系外行星中首次確認(rèn)碳基分子。此次二甲基硫醚 (DMS) 和二甲基二硫醚(DMDS)的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步提升了該行星存在生命的可能性。
早在2017年，就有研究認(rèn)為，K2-18b可能是有外星生命存在的 “超級(jí)地球”。它位于所繞行母星的適居帶內(nèi)，意味這顆行星“最有可能是一個(gè)充滿生命的海洋世界”。研究還表明，K2-18b 上的環(huán)境，可能與地球早期的海洋相似。
自二十世紀(jì)90年代以來(lái)，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)大約5800顆太陽(yáng)系外行星，“如果我們證實(shí)K2-18b上存在生命，那么將基本上確認(rèn)生命在銀河系中非常普遍。那意味著，我們或許不是宇宙中唯一的‘觀察者’，而是即將加入‘宇宙對(duì)話’的參與者?！?/p>
不過(guò)，盡管媒體將K2-18b稱為“第二個(gè)地球”，但科學(xué)家強(qiáng)調(diào)：即使這里存在生命，其化學(xué)基礎(chǔ)也可能與地球生物完全不同，“我們需要警惕‘地球中心主義’——不能假設(shè)外星生命必須像我們一樣?！?/p>
知多一點(diǎn)
天上星星那么多，哪顆最“宜居”
關(guān)于地外文明，德國(guó)天文學(xué)家基彭哈恩計(jì)算認(rèn)為，僅銀河系就有100萬(wàn)顆可以使生命進(jìn)化到高階段的行星。雖然意見(jiàn)不一，科學(xué)家搜索地外文明的工作從未停止。畢竟，我們已從最早的完全沒(méi)有能力查驗(yàn)，發(fā)展到現(xiàn)在可以依靠不斷更迭的技術(shù)去實(shí)踐夢(mèng)想。
海氫行星：生命優(yōu)選？
在宇宙中，可能存在一種沒(méi)有陸地的系外行星。它們被稱為“海氫行星”，是“氫”和“海洋”組成的世界。它們大部分或全部被海洋覆蓋，有著厚厚的氫大氣層。
海氫行星之所以吸引人，是因?yàn)榇髿馐顾鼈冏銐驕嘏?，從而能在傳統(tǒng)宜居帶之外保有液態(tài)水。科學(xué)家認(rèn)為，如果它們確實(shí)存在，將是支持微生物生命的優(yōu)秀候選者，至少我們知道該往哪個(gè)方向?qū)ふ耶愑蛏?/p>
火星能否成為人類第二家園
作為地球“姊妹行星”的火星，因大氣層與地球相似，且明確發(fā)現(xiàn)了水痕跡而備受關(guān)注。自1960年以來(lái)，人類不斷向火星發(fā)射探測(cè)器，經(jīng)過(guò)大量探測(cè)和分析，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)火星在大約40億年前，曾是太陽(yáng)系中最適合生命生存的星球。那么，火星是否能夠重新成為宜居星球，成為人類的第二家園？
除火星外，位于火星和木星軌道之間的谷神星，同樣引發(fā)期待，科學(xué)家在這顆由巖石和固態(tài)水組成的星球上，發(fā)現(xiàn)了碳基有機(jī)化合物，而這正是生命起源的關(guān)鍵物質(zhì)。
距地20光年的“超級(jí)地球”
英國(guó)牛津大學(xué)1月28日發(fā)布公報(bào)說(shuō)，一個(gè)國(guó)際研究小組已證實(shí)，在一顆類太陽(yáng)恒星的宜居帶附近存在“超級(jí)地球”，為未來(lái)尋找可能適合生命生存的類地系外行星提供了更多線索。
“超級(jí)地球”也被稱為超級(jí)類地行星，是一類巨大的類地行星，通常由氣體和巖石組成，其質(zhì)量可達(dá)地球的數(shù)倍以上。一些研究人員推測(cè)，這類行星擁有與地球相似的板塊構(gòu)造。
這顆新發(fā)現(xiàn)的行星被命名為HD 20794 d，質(zhì)量是地球的6倍，距離地球約20光年，圍繞一顆類似太陽(yáng)的恒星運(yùn)行。它的軌道位于該星系的宜居帶內(nèi)，這意味著它與恒星的距離合適，其表面能維持液態(tài)水存在，而液態(tài)水是生命所需的關(guān)鍵成分。
這顆行星最早于2022年發(fā)現(xiàn)。研究人員表示，盡管這顆行星位于相關(guān)星系的宜居帶，但現(xiàn)在判斷它是否能孕育生命還為時(shí)過(guò)早。不過(guò)HD 20794 d將為未來(lái)探測(cè)太陽(yáng)系外生命跡象的太空項(xiàng)目，提供寶貴的測(cè)試案例。
木衛(wèi)二會(huì)是“宜居星球”嗎
木衛(wèi)二是木星的第四大衛(wèi)星，它的冰層下，很可能隱藏著一個(gè)巨大的全球性海洋，推斷其水量是地球上的兩倍。木衛(wèi)二一直吸引著所有天文學(xué)家，這里，可能就是他們一直在尋找的“宜居星球”。
研究表明，木衛(wèi)二可能還具備支持生命存在的所有必要條件：不僅有溫暖的咸水海洋，還有由木星輻射提供的化學(xué)成分和能量來(lái)源。
木衛(wèi)二是否真的具備生命存在的條件？現(xiàn)在，人類已啟程開(kāi)始尋找答案。
北京時(shí)間2024年10月15日凌晨0時(shí)06分，美國(guó)太空探索技術(shù)公司的獵鷹重型火箭，將名為“歐羅巴快船”的探測(cè)器送入空中，整個(gè)旅程需5年半，預(yù)計(jì)于2030年4月抵達(dá)木衛(wèi)二。它會(huì)近距離觀察這顆衛(wèi)星的地質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，如果幸運(yùn)的話，將能發(fā)現(xiàn)宜居性的明顯特征。
土衛(wèi)二：冰下海洋的“生命綠洲”
2022年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)計(jì)算模型，預(yù)測(cè)土衛(wèi)二海洋富含磷元素。2023年，卡西尼號(hào)探測(cè)器數(shù)據(jù)證實(shí)，土衛(wèi)二羽流中，磷酸鈉濃度是地球海洋的100倍。
土衛(wèi)二是土星的第六大衛(wèi)星，直徑約500公里?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在土衛(wèi)二冰冷的地表下面，有一個(gè)溫暖的含鹽冰下海洋，使其成為尋找生命的一個(gè)主要目的地?？ㄎ髂崽?hào)探測(cè)器在土衛(wèi)二的冰下海洋羽流中，檢測(cè)到了分子氫——微生物的一種潛在食物來(lái)源。這一發(fā)現(xiàn)，讓人們開(kāi)始討論，土衛(wèi)二上是否可能有生命存在。
科學(xué)家通過(guò)模型還發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)二上也許可以產(chǎn)生足夠的氧化劑，為生命創(chuàng)造其他代謝途徑。
首次確認(rèn)！地球外存在“生命之源”
2022年，日本科學(xué)家對(duì)“隼鳥(niǎo)2號(hào)”探測(cè)器采集到的小行星“龍宮”上的巖石標(biāo)本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了氨基酸的痕跡。這個(gè)發(fā)現(xiàn)號(hào)稱是“人類首次在地球外確認(rèn)氨基酸的存在”。
氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，這也引發(fā)人們對(duì)地球外是否存在外星生命，以及地球生命起源是否源于太空的廣泛討論。
由中國(guó)科協(xié)等打造的《科學(xué)辟謠》對(duì)此發(fā)文稱，目前對(duì)于隕石上有機(jī)物的發(fā)現(xiàn)，雖然并未能證明地球上的生命起源于地外，但它卻說(shuō)明了一點(diǎn)，那就是在宇宙空間中，有機(jī)物的存在是比較普遍的，只要條件適合，就能夠形成各種有機(jī)物?？梢酝茰y(cè)，只要存在如地球一樣的宜居星球，生命存在的可能性很大，或者更激進(jìn)一點(diǎn)說(shuō)，“外星生命必然存在”。
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