遥远行星K2-18b上发现潜在的生命迹象 一位天文学家解释为什么许多人仍然持怀疑态度
一些研究表明，系外行星K2-18b可能被深海覆盖。美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、约瑟夫·奥姆斯特德（STScI）
（蜘蛛网eeook.com）据《对话》（丹尼尔·阿帕伊）：一组天文学家于2025年4月16日宣布，在研究另一颗恒星周围的行星的过程中，他们发现了意外大气气体的证据。在地球上，这种被称为二甲基硫的气体主要是由生物体产生的。
2024年4月，詹姆斯·韦伯太空望远镜对K2-18b行星的主星进行了近六个小时的观测。在此期间，绕轨道运行的行星从恒星前方经过。星光穿过大气层，将大气分子的指纹带到望远镜上。
JWST的相机可以通过观察穿过大气层的光线来检测行星大气层中的分子。图片：欧洲航天局
通过将这些指纹与他们可能在大气中观察到的20种不同分子进行比较，天文学家得出结论，最可能的匹配是一种气体，在地球上，这种气体是生命的良好指标。
我是一名天文学家和天体生物学家，研究其他恒星周围的行星及其大气层。在我的工作中，我试图了解哪些附近的行星可能适合生命。
K2-18b，一个神秘的世界
为了理解这一发现意味着什么，让我们从发现它的奇异世界开始。这颗行星的名字是K2-18b，这意味着它是美国国家航空航天局开普勒任务K2在第18个行星系统中发现的第一颗行星。天文学家将“b”标签分配给系统中的第一颗行星，而不是“a”，以避免与恒星混淆。
K2-18b距离地球略超过120光年——在银河系的尺度上，这个世界几乎就在我们的后院。
尽管天文学家对K2-18b知之甚少，但我们确实知道它与地球非常不同。首先，它的质量是地球的8倍，体积大约是地球的18倍。这意味着它的密度只有地球的一半左右。换句话说，它一定有很多水，密度不是很高，或者有一个非常大的大气层，密度甚至更低。
天文学家认为，这个世界可能是我们太阳系冰巨星海王星的一个较小版本，被称为迷你海王星，也可能是一个没有水但有巨大氢气大气层的岩石行星，被称之为气体矮星。
剑桥大学天文学家Nikku Madhusudhan最近提出的另一种选择是，这颗行星是一个“海洋世界”。
这个术语意味着海洋上的氢，因为天文学家预测，混合海洋世界是指全球海洋比地球海洋深很多倍的行星，没有任何大陆。这些海洋被数千英里高的巨大氢气大气层所覆盖。
天文学家尚不确定是否存在混合世界，但这些世界的模型与JWST和其他望远镜在K2-18b上收集的有限数据相匹配。
这就是故事变得激动人心的地方。迷你海王星和气体矮星不太可能适合生命生存，因为它们可能没有液态水，而且它们的内表面有巨大的压力。但是，一个混合海洋行星将拥有一个巨大的、可能是温带的海洋。那么，混合海洋世界的海洋是否适合居住，甚至有人居住？
检测DMS
2023年，Madhusudhan和他的同事首次使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的短波红外相机检查了穿过K2-18b大气层的星光。
他们发现了两种简单的含碳分子——一氧化碳和甲烷——存在的证据，并表明该行星的高层大气缺乏水蒸气。这种大气成分支持但没有证明K2-18b可能是一个混合海洋世界的观点。在混合海洋世界中，水将被困在更深、更温暖的大气层中，比JWST观测到的高层大气更靠近海洋。
有趣的是，数据还显示了另一个非常微弱的信号。研究小组发现，这种微弱的信号与一种名为二甲基硫（DMS）的气体相匹配。在地球上，DMS是由海洋藻类大量产生的。它几乎没有非生物来源。
这个信号使最初的探测令人兴奋：在一个可能有巨大海洋的行星上，地球上可能有生物有机体排放的气体。
K2-18b可能有一个横跨地球的深海和一个氢大气层。Amanda Smith，Nikku Madhusudhan（剑桥大学），CC BY-SA
科学家们对这一最初的声明反应不一。虽然这些发现令人兴奋，但一些天文学家指出，所看到的DMS信号很弱，K2-18b的海洋性质非常不确定。
为了解决这些问题，Mashusudhan的团队在一年后将JWST转回K2-18b。这一次，他们使用了JWST上的另一台相机，寻找另一种波长范围的光。2025年4月16日公布的新结果支持了他们的初步发现。
这些新数据显示了一个更强但仍然相对较弱的信号，该团队将其归因于DMS或一种非常相似的分子。在另一组观测中，DMS信号出现在另一台相机上，这一事实使大气中DMS的解释更加有力。
Madhusudhan的团队还对数据和解释中的不确定性进行了非常详细的分析。在实际测量中，总是存在一些不确定性。他们发现，这些不确定性不太可能解释数据中的信号，这进一步支持了DMS的解释。作为一名天文学家，我发现这种分析令人兴奋。
外面有生命吗？
这是否意味着科学家在另一个世界发现了生命？也许吧，但我们仍然不能确定。
首先，K2-18b在其厚厚的大气层下真的有海洋吗？天文学家应该对此进行测试。
第二，相隔两年的两个摄像头中看到的信号真的是二甲基硫吗？科学家们将需要更灵敏的测量和对地球大气层的更多观测来确定。
第三，如果真的是DMS，这是否意味着有生命？这可能是最难回答的问题。现有技术无法检测到生命本身。天文学家需要评估并排除所有其他潜在的选择，以建立他们对这种可能性的信心。
新的测量结果可能会使研究人员取得历史性的发现。然而，重要的不确定性仍然存在。天体生物学家需要对K2-18b和类似世界有更深入的了解，才能确信DMS的存在及其作为生命标志的解释。
世界各地的科学家已经在仔细审查已发表的研究，并将对研究结果进行新的测试，因为独立验证是科学的核心。
展望未来，K2-18b将成为世界上最灵敏的望远镜JWST的重要目标。JWST可能很快就会观测到其他潜在的海洋世界，看看这些行星的大气层中是否也出现了信号。
有了更多的数据，这些初步结论可能经不起时间的考验。但就目前而言，天文学家可能已经探测到外星生态系统在黑暗、蓝色的外星海洋中冒出的气体，这是一种令人难以置信的迷人可能性。
不管K2-18b的真实性质如何，新的结果表明，使用JWST调查其他世界寻找外星生命的线索将确保未来几年对天体生物学家来说是激动人心的。
