摘要：最近，一项研究显示系外行星K2-18b可能存在外星生命迹象，却遭到了科学界的质疑。詹姆斯·韦布太空望远镜究竟观察到了什么？让我们揭开这场争论背后的真相——

周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫专栏

周三 · 太空探索 |周四 · 观测指南

周五 · 深空探测 |周六 · 茶余星话 | 周日 · 视频天象

原作：Brandon Specktor

翻译：黄诗欣

校译：明睿

编排：关关

原文链接：

最近，一项研究显示系外行星K2-18b可能存在外星生命迹象，却遭到了科学界的质疑。詹姆斯·韦布太空望远镜究竟观察到了什么？让我们揭开这场争论背后的真相——

一位艺术家为系外行星K2-18b所画的插图。这颗星球上会有生物圈吗？ （图片来源：A. Smith、N. Madhusudhan（剑桥大学））

目前，全宇宙最“火”的行星非K2-18b莫属。它是一颗有“宜居潜力”的行星，围绕着狮子座一颗红色的小型恒星旋转。这颗神秘的行星距离地球124光年，永远不会有人类造访——但詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST）最近的观测结果暗示，外星生命可能已经在星球上那广阔温暖的海洋中繁衍生息。

在4月17日发表的一项由剑桥大学牵头的研究中，科学家称他们利用韦布太空望远镜在这颗行星的大气层中发现了疑似的生命迹象。报告称，这是迄今为止“最有希望”的地外生命证据。然而，自该研究发表以来的一周内，越来越多的科学家已经开始反驳这一重大论断。

加州大学河滨分校天体生物学助理教授埃迪·施维特曼（Eddie Schwieterman）并未参与这项研究，但他指出，“这项发现的统计学意义微乎其微，有一些论点站不住脚。”

“差不多可以确定这些不是什么生命体的迹象。”亚利桑那大学天体生物学家泰莎·费舍尔（Tessa Fisher）也这么说，她同样没有参与这项研究。

那么，詹姆斯·韦布太空望远镜在K2-18b上究竟发现了什么？我们距离解开“外星人是否存在”这个终极天文谜题还有多远？

韦布太空望远镜在K2-18b上发现了什么？

与哈勃等光学望远镜不同，韦布太空望远镜无法直接对行星表面成像；相反，它的红外仪器能检测被行星大气中的分子吸收或重新发射的光线，以此来寻找行星大气中的生命迹象或生物特征。此过程产生的光图（称为光谱）可以揭示行星大气的成分，从而提供有关行星表面的环境信息。

在这项由剑桥大学牵头的新研究中，科学家利用詹姆斯·韦布太空望远镜的中红外仪器（MIRI）对K2-18b的大气进行了探测，并捕捉到两种含硫分子的痕迹，即二甲基硫醚（DMS）和二甲基二硫醚（DMDS）。据我们所知，这些化合物在地球上仅由浮游植物等微观生命形式产生。科学家目前尚不清楚DMS是否可以通过某种自然机制产生，需要大量测试才能证明。

本次研究也与该团队之前的发现遥相呼应。他们在2023年使用两台不同的韦布望远镜仪器进行了早期观测，结果都显示该行星大气中可能存在DMS。

基于K2-18b光谱创作的一幅艺术画。从中可以看出，该行星可能是一个没有生命的熔岩世界。（图片来源：Alex Boersma）

虽然该团队承认他们对自己的研究结果“深表怀疑”，但同时也宣称这是迄今为止地外生命存在“最有希望”的证据，并描绘了一幅可能“充满生命”的海洋行星图景（其他研究则认为，K2-18b的海洋实际上是由岩浆构成的）。

该研究的第一作者、剑桥大学天体物理学教授尼库·马杜苏丹（Nikku Madhusudhan）强调，K2-18b 上尚未确定发现了任何外星生命。

“我们并没有宣称这一点，”他声明，“但在最好的情况下，这颗星球上确实有可能存在生命。”

该团队的DMS探测达到了统计学上的3西格玛水平，也就是说，这一结果是偶然出现的可能性低于0.3%，但仍远低于验证科学结果所需的5西格玛水平。

针对“夸大了研究意义”之类的批评，马杜苏丹表示，了解这项研究的进展与公众的利益相符合。

“这项研究是纳税人付的钱，他们有理由知道事情发展得怎么样了。”马杜苏丹补充道。“如果我们要把机器人送上火星，我们不会等到它在火星上找到生命后才公开这件事。在它上火星的时候我们就会对外宣布，大家就会对可能存在的火星生命有所期待。我们这次的研究也是同样的道理。”

“缺乏有力证据”

]

目前，公众所能了解到的只有剑桥团队的研究成果。据美国国家公共电台 (NPR)报道，该团队基于其研究成果的完整MIRI 数据集于4月27日公开，届时外部研究人员可以开始梳理这些数据并给予专业回应。

与此同时，多位研究人员已尝试使用他们自己的数据模型来重现这些结果，但却没有成功。

今年1月，另一个科学家团队使用与2023年研究中相同的韦布太空望远镜仪器对K2-18b的大气进行了独立分析。研究人员表示，该团队没有发现“统计学上显著或可靠的证据”来证明K2-18b存在DMS。

4月22日，牛津大学天体物理学家杰克·泰勒（Jake Taylor）用一种在系外行星研究中常用的简单数据模型重新分析了剑桥大学研究中的望远镜光谱，但也没有发现DMS的踪迹。

K2-18b 的透射光谱表明它可能含有痕量的二甲基硫醚或二甲基二硫醚，但不含这些分子的衰变产物。（图片来源：A. Smith、N. Madhusudhan（剑桥大学））

泰勒在论文中写道：“没有强力证据表明K2-18b的MIRI透射光谱中检测到了DMS的光谱特征。”

仅从剑桥团队的研究来看，施维特曼也认为不太能就这样宣称K2-18b上存在生命踪迹。

“当DMS与恒星发出的紫外线相互作用时，它会分裂成不同的成分，然后重新形成其他分子，例如乙烷（C2H6）和乙烯（C2H4），”施维特曼说。“令人疑惑的是，该研究没有检测到这些气体分子，但它们通常会一起出现。”

接下来要做什么？

包括剑桥团队在内的科学家们一致认为，要解开这个谜团，需要继续对K2-18b进行观测。也就是说，研究人员必须用韦布太空望远镜观测这颗行星在其恒星前方掠过时的运行轨迹。

幸运的是，这种现象几乎每月都会发生，K2-18b 每33天就会完成一次凌星。马杜苏丹表示，对于望远镜来说，预留更多时间观测这些凌星应该“轻而易举”。

“一次凌日大约需要八个小时，”马杜苏丹补充道。“只需要用韦布太空望远镜观察大约16到24个小时左右，而它每年的观测时间高达数千小时。”

施维特曼表示，如果接下来的观测能够增强DMS的统计学显著性，那么下一步就是要发挥一下创造性思维，在地球上做一些严谨的实验，来证明这种分子并非由某种未知的自然过程产生。最后，科学家们需要观察类似于K2-18b的行星，以确定DMS是否为宇宙中常见的迹象。

责任编辑：DAIKIN

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

Mars in the LoopImage Credit & Copyright: Tunc Tezel (TWAN)

来源：牧夫天文一点号