这幅艺术概念图展示的是系外行星K2-18b。它所显示的生命迹象令科学界为之一振。但这些证据究竟有多强？图像来源：NASA

每当科学家发布关于系外行星潜在生物迹象的新研究，后续报道便会如同涟漪般迅速扩散。主流媒体也往往迅速跟进，足见这一话题对公众的吸引力。关于其他世界是否存在生命，这始终是一个引人入胜的问题。K2-18b正是最近引发热议的例子。

科学的进展依赖一个坚守智识诚实的共同体，通过汇集、评估和讨论证据来不断推动认知。研究人员在同行评审期刊上发表论文，相互检验观点、提出新问题、提供新证据。那句广为引用的科学格言正适用于此：“非凡的主张，需要非凡的证据。”

自从有研究宣布在K2-18b的大气中发现化学类生物迹象以来，一些后续研究对这一观点提出了质疑。在剑桥大学Nikku Madhusudhan教授主导的研究中，报告称在该行星的大气中可能探测到了二甲基硫（DMS）和二甲基二硫（DMDS）。这两种化合物在地球上主要由生命活动产生，因此被认为可能是生物存在的迹象。

“这是我们迄今为止掌握的最有力证据，外星生命或许真的存在。从现实角度来说，在接下来的一到两年内，我们有可能确认这一迹象。”Madhusudhan在接受BBC采访时表示。不过他也强调，研究团队还需要进一步分析詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）在K2-18b大气中探测到的信号。

这并不是Madhusudhan首次在K2-18b上发现可能的生命迹象。此前他与研究团队发表的另一篇论文中，也报告在这颗行星的大气中探测到了二氧化碳和甲烷的存在。

上图展示的是通过JWST中红外仪（MIRI）获取的、位于宜居带的系外行星 K2-18 b 的透射光谱。图像背景是一幅艺术想象图，描绘了一颗氢气海洋行星环绕红矮星运行的景象。光谱中隐约呈现出与二甲硫醚（DMS）和二甲二硫（DMDS）相关的特征线，令人颇感兴奋，但其背后的成因仍然复杂……

图片来源：A. Smith、N. Madhusudhan（剑桥大学）

关于K2-18b的最新回应来自一篇题为《K2-18 b大气中DMS和DMDS证据不足——基于詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）近红外成像仪和无缝光谱仪（NIRISS）、近红外光谱仪（NIRSpec）和中红外仪器（MIRI）观测的联合分析》的新论文。该论文的第一作者是芝加哥大学天文与天体物理系的Rafael Luque。文章已提交至《天文学与天体物理学》（Astronomy and Astrophysics）期刊，可在arxiv.org上获取。

这篇论文也对Madhusudhan的最初结论提出了质疑。

“我们发现，现有数据的噪声过大，无法为得出该结论提供充分证据，”Luque表示。“无论支持还是否定，目前证据都不够确凿。”

透过这一科学争议的表层，也能看到科学研究的本质、JWST的能力边界，以及当前系外行星研究中一些鲜少被主流媒体提及的限制。关键在于，像DMS这样的分子信号，并非能轻易从数据中直接识别出来。

这颗行星离我们有124光年远，问题就出在这里。尽管我们在天文学上经常听到数万光年甚至更远，124光年也是相当远的距离。JWST虽然功能异常强大，但也不是无所不能的。

JWST 只是不带预设立场的收集数据，科学家使用这些模型来从这些数据中找到规律。这里有超多的模型，每一个都有它不同的优缺点。之前JWST 获取的K2-18b的照片就很好的说明了这点。它以黄色点点显示出的数据而模型中翻译成了绿色，所以说不可能完全匹配。

正如研究的合著者Michael Zhang在一新闻中解释道，在这种情况下，检测DMS实际上意味着检测碳和氢的迹象。“任何一个碳原子与三个氢原子结合的化合物，都会发出特定波长的信号，”他说，“二甲硫醚符合这个结构。但问题在于，有太多化合物也有这样的组成，它们在韦布望远镜的数据里也会呈现相似的特征。所以，即使我们有了更高质量的数据，也很难断定观测到的就是二甲硫醚。”

诸如甲烷、乙烷、丙烷等有机化合物都含有碳和三个氢原子。甲胺、二甲醚以及许多其他化合物亦是如此。

乙烷之所以引起研究者关注，是因为它曾在海王星大气中被检测到，而海王星的环境可以明确排除生命存在。根据奥卡姆剃刀原理（即“如无必要，勿增实体”），我们应选择最简单的解释。就此案例而言，乙烷或许就是对K2-18b大气中DMS迹象的最简明解释。

二甲硫醚（左）和乙烷（右）都包含一个碳原子和三个氢原子，光看数据，很难分得清谁是谁。

“乙烷的化学结构跟DMS很像。”作者们写道。他们解释称，乙烷是甲烷光解的常见产物，而且在其他研究中，它也是K2-18b的非生物光化学反应模拟中预测含量最高的碳氢化合物。

“在解释大气成分时，只有在排除了我们预期会存在于大气中的分子之后，我们才应引入那些非常规分子，”该研究的合著者Caroline Piaulet-Ghorayeb表示。

针对K2-18b上二甲硫醚（DMS）探测的另一争议焦点在于观测数据的不足。Madhusudhan的论文仅基于一组观测数据，而Luque团队的新论文则纳入了更多观测数据，进行了更全面的分析。

“我们结合不同的数据处理方法与建模策略，同时对近红外成像与无缝光谱仪（NIRISS）和近红外光谱仪（NIRSpec）的观测数据与中红外仪器（MIRI）光谱进行联合建模，以检验所提出的DMS/DMDS探测结果是否稳健，”作者写道。

此外，他们指出，将JWST的历史数据与最新数据结合分析后，DMS存在的可能性进一步被削弱。

“我们发现，其他常见的碳氢化合物也可以解释前研究团队误判的DMS/DMDS光谱特征，本研究以乙烷（C₂H₆）为例进行了验证，”结论中写道。

为确证DMS的存在，JWST需对K2-18b开展持续数年的观测。图片来源：NASA。

研究团队表示，为了获得有统计意义的DMS光谱信号，JWST需要观测26次K2-18b的凌日。然而，完成所需观测或需逾6年时间。“受限于恒星在天空中的位置以及K2-18b较长的轨道周期，JWST每年仅能捕捉约4次凌日现象，”文中写道。

K2-18b是一颗颇具研究价值的系外行星，但需要指出的是，其具体类型仍未确定。按质量来看，它属于次海王星（sub-Neptune），但它也可能是一颗氢气海洋行星（Hycean world），或是一颗不具备宜居表面的迷你海王星（mini-Neptune）。

我们都渴望明确的答案，但科学往往需要时间。如果未来真的能在太阳系之外发现生命，那将是人类历史上具有决定性意义的时刻。围绕K2-18b 的科学讨论表明我们离这一目标还有距离，但也为我们指明了前进的方向。

“寻找系外生命是我们领域的核心命题。这正是我们研究这些行星的原因，”Luque 说。“我们在这方面已经取得了重大进展，不希望这些成果被过早的结论所掩盖。”

BY：Evan Gough

FY：Astronomical volunteer team

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