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原作：Brandon Specktor

翻譯：黃詩欣

校譯：明睿

編排：關(guān)關(guān)

https://www.livescience.com/space/extraterrestrial-life/did-the-james-webb-telescope-really-find-evidence-of-alien-life-heres-the-truth-about-exoplanet-k2-18b

最近，一項研究顯示系外行星K2-18b可能存在外星生命跡象，卻遭到了科學(xué)界的質(zhì)疑。詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡究竟觀察到了什么？讓我們揭開這場爭論背后的真相——

一位藝術(shù)家為系外行星K2-18b所畫的插圖。這顆星球上會有生物圈嗎？ （圖片來源：A. Smith、N. Madhusudhan（劍橋大學(xué)））

目前，全宇宙最“火”的行星非K2-18b莫屬。它是一顆有“宜居潛力”的行星，圍繞著獅子座一顆紅色的小型恒星旋轉(zhuǎn)。這顆神秘的行星距離地球124光年，永遠(yuǎn)不會有人類造訪——但詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）最近的觀測結(jié)果暗示，外星生命可能已經(jīng)在星球上那廣闊溫暖的海洋中繁衍生息。

在4月17日發(fā)表的一項由劍橋大學(xué)牽頭的研究中，科學(xué)家稱他們利用韋布太空望遠(yuǎn)鏡在這顆行星的大氣層中發(fā)現(xiàn)了疑似的生命跡象。報告稱，這是迄今為止“最有希望”的地外生命證據(jù)。然而，自該研究發(fā)表以來的一周內(nèi)，越來越多的科學(xué)家已經(jīng)開始反駁這一重大論斷。

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）并未參與這項研究，但他指出，“這項發(fā)現(xiàn)的統(tǒng)計學(xué)意義微乎其微，有一些論點站不住腳。”

“差不多可以確定這些不是什么生命體的跡象。”亞利桑那大學(xué)天體生物學(xué)家泰莎·費舍爾（Tessa Fisher）也這么說，她同樣沒有參與這項研究。

那么，詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡在K2-18b上究竟發(fā)現(xiàn)了什么？我們距離解開“外星人是否存在”這個終極天文謎題還有多遠(yuǎn)？

韋布太空望遠(yuǎn)鏡在K2-18b上發(fā)現(xiàn)了什么？

與哈勃等光學(xué)望遠(yuǎn)鏡不同，韋布太空望遠(yuǎn)鏡無法直接對行星表面成像；相反，它的紅外儀器能檢測被行星大氣中的分子吸收或重新發(fā)射的光線，以此來尋找行星大氣中的生命跡象或生物特征。此過程產(chǎn)生的光圖（稱為光譜）可以揭示行星大氣的成分，從而提供有關(guān)行星表面的環(huán)境信息。

在這項由劍橋大學(xué)牽頭的新研究中，科學(xué)家利用詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡的中紅外儀器（MIRI）對K2-18b的大氣進(jìn)行了探測，并捕捉到兩種含硫分子的痕跡，即二甲基硫醚（DMS）和二甲基二硫醚（DMDS）。據(jù)我們所知，這些化合物在地球上僅由浮游植物等微觀生命形式產(chǎn)生。科學(xué)家目前尚不清楚DMS是否可以通過某種自然機(jī)制產(chǎn)生，需要大量測試才能證明。

本次研究也與該團(tuán)隊之前的發(fā)現(xiàn)遙相呼應(yīng)。他們在2023年使用兩臺不同的韋布望遠(yuǎn)鏡儀器進(jìn)行了早期觀測，結(jié)果都顯示該行星大氣中可能存在DMS。

基于K2-18b光譜創(chuàng)作的一幅藝術(shù)畫。從中可以看出，該行星可能是一個沒有生命的熔巖世界。（圖片來源：Alex Boersma）

雖然該團(tuán)隊承認(rèn)他們對自己的研究結(jié)果“深表懷疑”，但同時也宣稱這是迄今為止地外生命存在“最有希望”的證據(jù)，并描繪了一幅可能“充滿生命”的海洋行星圖景（其他研究則認(rèn)為，K2-18b的海洋實際上是由巖漿構(gòu)成的）。

該研究的第一作者、劍橋大學(xué)天體物理學(xué)教授尼庫·馬杜蘇丹（Nikku Madhusudhan）強(qiáng)調(diào)，K2-18b 上尚未確定發(fā)現(xiàn)了任何外星生命。

“我們并沒有宣稱這一點，”他聲明，“但在最好的情況下，這顆星球上確實有可能存在生命。”

該團(tuán)隊的DMS探測達(dá)到了統(tǒng)計學(xué)上的3西格瑪水平，也就是說，這一結(jié)果是偶然出現(xiàn)的可能性低于0.3%，但仍遠(yuǎn)低于驗證科學(xué)結(jié)果所需的5西格瑪水平。

針對“夸大了研究意義”之類的批評，馬杜蘇丹表示，了解這項研究的進(jìn)展與公眾的利益相符合。

“這項研究是納稅人付的錢，他們有理由知道事情發(fā)展得怎么樣了。”馬杜蘇丹補(bǔ)充道。“如果我們要把機(jī)器人送上火星，我們不會等到它在火星上找到生命后才公開這件事。在它上火星的時候我們就會對外宣布，大家就會對可能存在的火星生命有所期待。我們這次的研究也是同樣的道理。”

“缺乏有力證據(jù)”

目前，公眾所能了解到的只有劍橋團(tuán)隊的研究成果。據(jù)美國國家公共電臺 (NPR)報道，該團(tuán)隊基于其研究成果的完整MIRI 數(shù)據(jù)集于4月27日公開，屆時外部研究人員可以開始梳理這些數(shù)據(jù)并給予專業(yè)回應(yīng)。

與此同時，多位研究人員已嘗試使用他們自己的數(shù)據(jù)模型來重現(xiàn)這些結(jié)果，但卻沒有成功。

今年1月，另一個科學(xué)家團(tuán)隊使用與2023年研究中相同的韋布太空望遠(yuǎn)鏡儀器對K2-18b的大氣進(jìn)行了獨立分析。研究人員表示，該團(tuán)隊沒有發(fā)現(xiàn)“統(tǒng)計學(xué)上顯著或可靠的證據(jù)”來證明K2-18b存在DMS。

4月22日，牛津大學(xué)天體物理學(xué)家杰克·泰勒（Jake Taylor）用一種在系外行星研究中常用的簡單數(shù)據(jù)模型重新分析了劍橋大學(xué)研究中的望遠(yuǎn)鏡光譜，但也沒有發(fā)現(xiàn)DMS的蹤跡。

K2-18b 的透射光譜表明它可能含有痕量的二甲基硫醚或二甲基二硫醚，但不含這些分子的衰變產(chǎn)物。（圖片來源：A. Smith、N. Madhusudhan（劍橋大學(xué)））

泰勒在論文中寫道：“沒有強(qiáng)力證據(jù)表明K2-18b的MIRI透射光譜中檢測到了DMS的光譜特征。”

僅從劍橋團(tuán)隊的研究來看，施維特曼也認(rèn)為不太能就這樣宣稱K2-18b上存在生命蹤跡。

“當(dāng)DMS與恒星發(fā)出的紫外線相互作用時，它會分裂成不同的成分，然后重新形成其他分子，例如乙烷（C2H6）和乙烯（C2H4），”施維特曼說。“令人疑惑的是，該研究沒有檢測到這些氣體分子，但它們通常會一起出現(xiàn)。”

接下來要做什么？

包括劍橋團(tuán)隊在內(nèi)的科學(xué)家們一致認(rèn)為，要解開這個謎團(tuán)，需要繼續(xù)對K2-18b進(jìn)行觀測。也就是說，研究人員必須用韋布太空望遠(yuǎn)鏡觀測這顆行星在其恒星前方掠過時的運行軌跡。

幸運的是，這種現(xiàn)象幾乎每月都會發(fā)生，K2-18b 每33天就會完成一次凌星。馬杜蘇丹表示，對于望遠(yuǎn)鏡來說，預(yù)留更多時間觀測這些凌星應(yīng)該“輕而易舉”。

“一次凌日大約需要八個小時，”馬杜蘇丹補(bǔ)充道。“只需要用韋布太空望遠(yuǎn)鏡觀察大約16到24個小時左右，而它每年的觀測時間高達(dá)數(shù)千小時。”

施維特曼表示，如果接下來的觀測能夠增強(qiáng)DMS的統(tǒng)計學(xué)顯著性，那么下一步就是要發(fā)揮一下創(chuàng)造性思維，在地球上做一些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灒瑏碜C明這種分子并非由某種未知的自然過程產(chǎn)生。最后，科學(xué)家們需要觀察類似于K2-18b的行星，以確定DMS是否為宇宙中常見的跡象。

責(zé)任編輯：DAIKIN

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