太阳系外行星发现外星生命“最有希望的迹象”
天文学家表示，他们在太阳系外的一颗行星上发现了“最有希望的迹象”，表明其表面可能存在生命的化学物质。
利用 James Webb Space Telescope，该团队在其大气层中发现了一种可能的“生物特征”——生命的潜在指纹，尽管他们表示保持“谨慎”，这并非已确认的探测结果。
探测到的化学物质与地球上海洋生物产生的化学物质相同。
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Credit: Photostock-Israel/Science Photo Library
由英国剑桥大学领导的团队在系外行星 K2-18b 的大气层中检测到二甲基硫醚和二甲基二硫醚的迹象。
这颗行星在其恒星的宜居带（有时称为Goldilocks Zone）中绕行，该区域是恒星周围的区域，其中绕行的行星可能具有适合生命出现的条件，例如液态水存在于其表面的能力。
K2-18b 的质量是地球的 8.6 倍，大小是地球的 2.6 倍，距离我们的星球 124 光年。
An artist’s impression showing exoplanet K2-18b, its host star and an accompanying planet in this system. Credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser. Credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser
构建更大的图景
这不是对系外行星 K2-18b 的首次研究。
同一个团队于 2023 年对 K2-18b 进行的一项研究在行星大气层中发现了甲烷和二氧化碳。
这本身就是一个巨大的发现：首次在宜居带中的系外行星（太阳系外的行星）的大气层中发现了碳基分子。
天文学家表示，2023 年的结果表明 K2-18b 可能是一颗“Hycean”行星，这意味着一个拥有液态海洋和富氢大气层的宜居世界。
早期的研究发现了二甲基硫醚和二甲基二硫醚的诱人暗示，但最新的研究取得了更有希望的发现。
This graph shows detections of chemicals in the atmosphere of K2-18b by the James Webb Space Telescope, as part of the 2023 study
“我们不确定上次看到的信号是否是由于 DMS 引起的，但仅仅是它的暗示就足以让我们兴奋地使用 JWST 的另一种仪器再次观察，”剑桥大学天文研究所的 Nikku Madhusudhan 教授说道，他领导了这项研究。
该团队表示，在地球上，二甲基硫醚和二甲基二硫醚仅由生命产生，主要是像我们在海洋中看到的浮游植物这样的微生物生命。
然而，对于检测到的化学物质，可能还有另一种解释。
另一种未知的化学过程可能是 K2-18b 大气层中检测到的分子的来源。
Artist's impression of exoplanet K2-18b. Credit: A. Smith, N. Madhusudhan (University of Cambridge)
尽管如此，该团队表示，“这些结果是迄今为止最强有力的证据”，表明在我们的太阳系之外的行星上可能存在生命。
他们说，他们的观测结果达到了统计显著性的“三个标准差”水平。
这意味着检测结果偶然发生的概率为 0.3%。
要达到意味着科学发现的公认水平，观测结果必须满足五个标准差的阈值。
换句话说，它们偶然发生的概率需要低于 0.00006%。
Artistic ilustration of planet K2-18b, its star K2-18 and another planet in the system. Credit: Alex Boersma, www.alexboersma.com
探测遥远世界上的生命
科学家如何知道存在于太阳系外恒星周围行星上的化学物质？
分析系外行星大气层的关键是分析来自其宿主恒星的光。
当一颗行星从地球上的我们的视角经过其宿主恒星的前面时（称为凌星），来自该恒星的光会穿过行星的大气层。
星光在穿过大气层时会拾取化学指纹，因此天文学家可以分析光来了解更多关于大气层的信息。
A dip in starlight can indicate a planet 'transiting' that star. But as well as detecting exoplanets, transits can be used by astronomers to learn more about an exoplanet's atmosphere
2023 年使用 James Webb Space Telescope 的 NIRISS（近红外成像仪和无缝光谱仪）和 NIRSpec（近红外光谱仪）仪器对二甲基硫醚进行了初步检测。
这项 2025 年的研究使用了 Webb Telescope 的 MIRI（中红外仪器），该仪器在不同的光波长下进行观测，为该团队提供了对这个有趣世界的新视角。
Madhusudhan 说：“这是一个独立的证据，使用了与我们之前不同的仪器和不同波长的光，与之前的观测结果没有重叠。”
“信号强烈而清晰地传来。”
“看到结果出现并在广泛的独立分析和稳健性测试中保持一致，这真是令人难以置信，”美国巴尔的摩太空望远镜科学研究所的研究员、合著者 Måns Holmberg 说。
Astronomers can detect biosignatures to determine whether a planet may host life.
K2-18b 上有生命吗？
该团队表示，二甲基硫醚和二甲基二硫醚是来自同一化学家族的分子，可能是“生物特征”。
这是一个用于描述化学物质的术语，当在遥远行星周围检测到这些化学物质时，可能表明存在生物过程，即生命。
然而，K2-18b 大气层中二甲基硫醚和二甲基二硫醚的浓度与地球上的浓度不同。
在地球上，二甲基硫醚和二甲基二硫醚的体积低于十亿分之一。在 K2-18b 上，它们被认为要强数千倍，超过百万分之十。
Madhusudhan 说：“早期的理论工作已经预测，像二甲基硫醚和二甲基二硫醚这样高水平的硫基气体在 Hycean 世界中是可能的。”
“现在我们已经观察到了它，这与预测的一致。考虑到我们对这颗行星的所有了解，一个充满生命的 Hycean 世界是最符合我们现有数据的场景。”
该团队现在希望对二甲基硫醚和二甲基二硫醚是否能在非生物条件下产生他们目前看到的水平进行更多研究。
Credit: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez
“推断这些生物特征分子对可能产生它们的机制提出了深刻的问题，”加的夫大学的研究合著者 Subhajit Sarkar 说。
“我们的工作是所有现在需要进行的调查的起点，以确认和理解这些令人兴奋的发现的意义，”同样来自剑桥天文研究所的合著者 Savvas Constantinou 说。
“重要的是，我们对自己的结果持深刻的怀疑态度，因为只有通过反复测试才能达到我们对它们充满信心的地步，”Madhusudhan 说。“这就是科学必须发挥作用的方式。
“几十年后，我们可能会回顾这个时间点，并意识到这是我们能够触及有生命的宇宙的时候。
“这可能是一个转折点，我们突然有能力回答我们在宇宙中是否孤独这个根本问题。”