天文學家找到K2-18b行星存在生命的最強證據
近日,天文學家聲稱發現了另一顆行星存在生命的迄今最有力證據。但一些天文學家敦促人們保持謹慎,需要其他研究團隊來證實這項發現,並排除其他非生物學解釋。 2015年,天文學家首次發現了系外行星K2-18b,並很快確定這是一個有希望尋找生命的地方。這顆行星的質量大約是地球的8倍,圍繞著一顆距離地球124光年的恆星運行。它位於其主恆星的宜居帶,在這個區域液態水能夠存在。
研究人員在2019年的進一步觀察中發現了水蒸氣的證據,這表明這顆行星可能被海洋覆蓋,其上方是富含氫氣的大氣層。不過,並非所有天文學家都認同這個觀點。

行星K2-18b及其主恆星藝術圖。圖片來源:ESA/Hubble, M. Kornmesser
2023年,英國劍橋大學的Nikku Madhusudhan和同事使用美國國國家航空暨太空總署(NASA)詹姆斯·韋布空間望遠鏡(JWST)上的儀器,在近紅外光下觀測了K2-18b的大氣層,再次發現了水蒸氣、二氧化碳和甲烷存在的證據。
同時,他們發現了一個令人興奮的線索-二甲基硫醚(DMS)。在地球上,這種分子僅由生物有機體產生,主要是海洋浮游植物。然而,DMS的跡象非常微弱。許多天文學家認為,需要更有力的證據來確定這種分子的存在。
現在,Madhusudhan和同事使用JWST的另一種儀器中紅外線相機觀測K2-18b。他們發現了一個更強的DMS訊號,以及一個可能相關的分子-二甲基二硫化物(DMDS),後者在地球上同樣只由生物產生。

Madhusudhan說:“我們發現的是一條獨立證據,利用不同的儀器、在不同的波長範圍內證明這個星球上可能有生物活動。”
研究團隊聲稱,DMS和DMDS的檢測達到統計顯著水準的3西格瑪,這意味著像這樣的資料模式只是偶然現象的機率為3‰。在物理學中,接受某項發現為真正發現的標準閾值是5西格瑪。
美國NASA艾姆斯研究中心的Nicholas Wogan表示,這項證據比2023年的結果更有說服力,但仍需要其他團隊的驗證。一旦數據公佈,其他研究人員就可以開始確認這些發現了。但由於解讀JWST資料有難度,這可能需要數週或數月的時間。 “這不是你下載數據,然後看看是否有DMS那麼簡單。這是一個超級複雜的過程。”
其他科學家則對這些發現持懷疑態度。美國密西根大學的Ryan MacDonald說:“JWST新的觀測結果並沒有提供令人信服的證據,證明DMS或DMDS存在於K2-18b的大氣層中。”
「對於K2-18b,我們面臨『狼來了』的情況,之前多個達到3西格瑪水平的檢測結果在經過更仔細的審查後都完全站不住腳了。任何關於地球外存在生命的說法都需要其他科學家的嚴格檢驗。」MacDonald補充說。
Madhusudhan團隊估計,用JWST進行16至24小時的進一步觀測,有助於達到5西格瑪水平,但觀測行星大氣層難度較大,意味著他們不能保證這一點。
「行星大氣層的相對厚度差不多是蘋果表面那層蘋果皮的厚度。」美國威斯康辛大學麥迪遜分校的Thomas Beatty說,如果進一步觀測能夠證明這是一個真正的發現,那將是「巨大的進步」。
Wogan補充說,由於數據中的噪音量,達到5西格瑪水平也許從根本上就是不可能的。
Madhusudhan和同事計算出,K2-18b上DMS和DMDS的可能濃度似乎超過百萬分之十,是地球大氣濃度的數千倍。如果這被證明是正確的,可能表明那裡的生物活性比地球上大得多,但要確定這些化學物質源自生物還需要更多工作。
「我們必須格外謹慎。」Madhusudhan說,“在現階段,即使我們檢測到DMS和DMDS,也不能斷言這是由生物活動產生的。但參考已有文獻,目前沒有任何一種非生命機制能夠解釋我們所觀測到的現象。”
美國麻省理工學院的Sara Seager表示,由於很難證明觀測到的現象無法用非生物學解釋,K2-18b可能會在很長一段時間內被列為「候選」。 “這個問題可能永遠無法徹底解決。”