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翻譯：王婧彧

校對：申振宇 楊宜修

審閱：李宜驊

美編：李鳴晨

后臺：胡永葳

原文鏈接：https://www.space.com/space-exploration/search-for-life/did-we-actually-find-signs-of-alien-life-on-k2-18b-we-should-expect-some-false-alarms-and-this-may-be-one

這張藝術(shù)想象圖展示了行星K2-18b、它的宿主恒星以及該系統(tǒng)中的另一顆伴星。（圖片來源：ESA/Hubble, M. Kornmesser）

近期，一支天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)宣布發(fā)現(xiàn)了“迄今為止最有力的證據(jù)”證明太陽系外存在生命，引發(fā)了全球頭條新聞關(guān)注，似乎開啟了人類尋找外星生命的最新篇章——但事實(shí)果真如此嗎？

該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)基于對詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）數(shù)據(jù)的分析，指出獅子座中一顆距離地球約120光年的行星K2-18b的大氣中存在豐富的二甲基硫醚（DMS）分子。由于DMS在地球上幾乎完全由海洋藻類等生命形式產(chǎn)生，天文學(xué)家認(rèn)為它是宇宙中尋找過去或現(xiàn)存生命的潛在“生物標(biāo)志物”。劍橋大學(xué)的尼庫·馬杜蘇丹（Nikku Madhusudhan）及其同事認(rèn)為，K2-18b上存在DMS及其化學(xué)近親二甲基二硫醚（DMDS，同樣為潛在生物標(biāo)志物）的最佳解釋是：這顆行星可能是一個(gè)“充滿生命”的海洋世界。

“這是我們首次看到一個(gè)可能存在生命的異星世界的跡象，”馬杜蘇丹在新聞發(fā)布會上告訴記者，“這是一個(gè)革命性的時(shí)刻。”

然而，這一聲明引發(fā)的興奮很快被學(xué)術(shù)界的謹(jǐn)慎態(tài)度沖淡。科學(xué)家們強(qiáng)調(diào)，結(jié)果仍是初步的，并存在多個(gè)不確定項(xiàng)。其中最重要的是，馬杜蘇丹團(tuán)隊(duì)報(bào)告的DMS檢測結(jié)果僅具有3統(tǒng)計(jì)顯著性，即有0.3%的概率為隨機(jī)現(xiàn)象。專家指出，這未達(dá)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)通常要求的5標(biāo)準(zhǔn)（將假陽性概率降至0.00003%），后者意味著研究結(jié)果因統(tǒng)計(jì)誤差產(chǎn)生的概率極低。

此外，用于K2-18b新研究的數(shù)據(jù)似乎達(dá)到了JWST的觀測極限。批評者稱，研究人員可能使用了存在偏差的模型，人為放大了DMS在該行星大氣中存在的重要性。

“斷定已檢測到DMS似乎為時(shí)過早，”未參與此項(xiàng)研究的佛羅里達(dá)理工學(xué)院天體生物學(xué)家馬納斯維·林甘（Manasvi Lingam）表示。最新研究“涉及新數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)被他人獨(dú)立分析之前，我們無法對K2-18b的宜居性及潛在生命存在做出任何斷言。”

加州大學(xué)河濱分校天體生物學(xué)助理教授埃迪·施維特曼（Eddie Schwieterman，未參與新研究）表示，他尤其驚訝的是，在檢測到可能的DMS或DMDS信號同時(shí)未檢測到乙烷。他解釋道，宿主恒星的紫外線輻射應(yīng)分解這些分子并生成大量乙烷作為副產(chǎn)物，因此馬杜蘇丹數(shù)據(jù)中乙烷的缺失與科學(xué)家對行星大氣的普遍理解不符。

“要么是我們的模型有誤，要么DMS/DMDS可能并不存在，”施維特曼表示，“在太陽系外尋找生命不會‘一蹴而就’——這個(gè)過程中必然會出現(xiàn)誤報(bào)，這次可能就是其中之一。”

以新視角審視舊數(shù)據(jù)

馬杜蘇丹及其同事早在2023年就使用JWST首次報(bào)告了K2-18b上可能的DMS檢測結(jié)果。該發(fā)現(xiàn)同樣遭到質(zhì)疑，且獨(dú)立分析同一數(shù)據(jù)后未能得到支持。然而，最新研究使用了JWST的另一臺儀器，并在不同波長下分析該行星。研究團(tuán)隊(duì)稱，這為DMS/DMDS分子的存在提供了更強(qiáng)、更清晰的證據(jù)。

盡管如此，許多科學(xué)家再次對這一高調(diào)聲明持懷疑態(tài)度，強(qiáng)調(diào)需要經(jīng)過嚴(yán)格的科學(xué)審查，因?yàn)镵2-18b大氣中檢測到的目標(biāo)分子可能存在更普通的非生物解釋。

K2-18b的透射光譜

利用JWST MIRI光譜儀繪制的宜居帶系外行星K2-18b的透射光譜。（圖片來源：A. Smith, N. Madhusudhan）

未參與新研究的西南研究院（得克薩斯州）行星科學(xué)家克里斯托弗·格萊因（Christopher Glein）表示，他對這一聲明的反應(yīng)是“感興趣但持保守態(tài)度”。

“我們需要抵制尋找‘確鑿證據(jù)’的誘惑，”他表示，“尋找生命是困難的。要構(gòu)建令人信服的案例，需整合多條自洽的證據(jù)鏈。”

其他批評者認(rèn)為，馬杜蘇丹團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建選擇性模型進(jìn)行了“統(tǒng)計(jì)操縱”——在該模型中，DMS和DMDS是K2-18b大氣光譜中一半信號的唯一解釋，從而人為提升了這些分子的重要性。

“可重復(fù)性是科學(xué)的標(biāo)志。我們需要看到進(jìn)展，”格萊因說，“他們是真的在草堆中找到了針，還是僅僅發(fā)現(xiàn)了一根尖銳的稻草？”

是生命的回響，還是無生命的化學(xué)反應(yīng)？

一顆行星若要孕育生命，首先必須宜居。

2021年，K2-18b的初步大氣成分分析使馬杜蘇丹團(tuán)隊(duì)提出，該行星可能擁有一個(gè)被富氫大氣層覆蓋的溫暖海洋。這一結(jié)論的關(guān)鍵在于探測到了其大氣中的二氧化碳，促使團(tuán)隊(duì)認(rèn)為該星球可能具備支持微生物生命的潛力。

然而，最新研究對二氧化碳的計(jì)算結(jié)果提出質(zhì)疑，指出該行星可能因距離恒星過近而無法在表面維持穩(wěn)定的液態(tài)水。

“盡管我們非常希望如此，但我不確定K2-18b是否宜居，”格萊因表示。

他表示，科學(xué)家對K2-18b等亞海王星系外行星的化學(xué)理解仍處于早期階段，這意味著我們尚不確定這些星球的無生命背景（非生物成分）應(yīng)是什么樣。“這些需要時(shí)間——近年來我們已認(rèn)識到，出現(xiàn)異常現(xiàn)象未必一定意味著生命存在，”格萊因說。

未參與新研究的倫敦帝國學(xué)院行星科學(xué)家馬特·根奇（Matt Genge）指出，在科學(xué)家能自信地將信號歸因于生命而非非生物化學(xué)或地質(zhì)過程之前，需要更多背景信息和可能的形成途徑來解釋該行星大氣中檢測到的大量分子。

“當(dāng)宣布如發(fā)現(xiàn)外星生命般重大的事項(xiàng)時(shí)，確鑿證據(jù)的門檻會極高，”根奇說，“作為一名研究行星的地質(zhì)學(xué)家，我質(zhì)疑‘這些分子只能由生命產(chǎn)生’的假設(shè)。”

行星表面的波浪，反射著恒星的紅色光芒

假設(shè)K2-18b確實(shí)是一顆海洋行星，此插畫描繪了其表面可能的景象。（圖片來源：AI生成，作者：Shang-Min Tsai /UCR）

格萊因表示，若未來觀測確定該行星大氣中確實(shí)存在DMS或DMDS，“那么我們可能看到的是一些‘酷化學(xué)’而非生物化學(xué)的證據(jù)。正如卡爾·薩根所言，生命是最后的解釋手段。”

未參與新研究的天體生物學(xué)家邁克爾拉·穆西洛娃（Michaela Musilova）表示，學(xué)界對DMS是否應(yīng)被視為可靠的生物標(biāo)志物也存在分歧。近期一項(xiàng)研究表明，紫外線輻射、甲烷和硫化氫之間的相互作用可能在一顆本不宜居的行星高層大氣中積累DMS和DMDS。

穆西洛娃指出，在一顆無生命的寒冷彗星上也檢測到了微量DMS，“這表明此類分子可能通過我們尚未熟悉的化學(xué)過程產(chǎn)生。”

“在成果被多個(gè)團(tuán)隊(duì)通過多種方法驗(yàn)證之前，所有與生物標(biāo)志物及探測外星生命直接相關(guān)的內(nèi)容，對我而言仍屬于‘潛在發(fā)現(xiàn)’范疇，”她補(bǔ)充道。

地外生命探索中不乏誘人線索，但最終常被證實(shí)為非生物解釋。例如，金星云層中曾被視作潛在生物標(biāo)志物的磷化氫信號最終被證明是誤報(bào)。系外行星大氣的復(fù)雜性和當(dāng)前觀測技術(shù)的局限性，使得解讀來自光年之外的信號成為一項(xiàng)微妙而艱巨的任務(wù)。

穆西洛娃表示，即使K2-18b最終被證明不存在生命，從中獲得的技術(shù)與見解也將有助于未來對其他潛在宜居世界的研究。“天體生物學(xué)領(lǐng)域的每一組新數(shù)據(jù)都彌足珍貴，它們能推動(dòng)我們更好地理解宇宙他處是否存在外星生命，以及地球生命如何起源。”

“我只希望我們在熱情中保持適度的耐心，”格萊因說，“這將是一段有趣的旅程，但請系好安全帶。”

責(zé)任編輯：楊伯順

牧夫新媒體編輯部

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工作中的JWST藝術(shù)想象圖

圖片來源：歐洲航空局

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