近日，劍橋大學(xué)天文學(xué)家尼庫·馬杜蘇丹領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊在《天體物理學(xué)雜志通訊》上發(fā)表文章稱，在距離地球約124光年的太陽系外行星K2—18b大氣層中，發(fā)現(xiàn)了迄今太陽系外可能存在生命活動的“最有力證據(jù)”。該行星大氣層中存在二甲基硫醚（DMS）和二甲基二硫醚（DMDS）的“化學(xué)指紋”。在地球上，前者幾乎完全由海洋生物產(chǎn)生，后者則廣泛存在于自然界中，細(xì)菌、真菌、植物和動物都會釋放它。如果這些發(fā)現(xiàn)可靠，這將是人類首次在太陽系外行星上探測到的與生命活動有關(guān)的、比甲烷更復(fù)雜的有機分子。

該項研究采用“凌星光譜法”，利用詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）獲得恒星星光穿過行星大氣時留下的吸收痕跡，這些痕跡能夠反映行星大氣中的物質(zhì)及其含量。該方法類似于通過紫外線燈照射紙幣時看到的水印，來判斷貨幣真假。不同的是，這一方法是從光譜而不是圖像中尋找“水印”。

在迄今宇宙中已發(fā)現(xiàn)的5800多顆太陽系外行星中，K2—18b屬于最常見的類型之一。2015年，它被開普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)。K2—18b的質(zhì)量約為地球的8.6倍，體積約為地球的2.6倍，處于行星宜居帶。2019年，有兩個國際團(tuán)隊利用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡研究了K2—18b的大氣，認(rèn)為其富含水蒸氣。不過后來有觀測和分析認(rèn)為，所謂的水蒸氣或許是甲烷。雖然二者很難區(qū)分，但考慮到K2—18b的溫度環(huán)境，甲烷的可能性更大。

2023年，馬杜蘇丹團(tuán)隊利用JWST數(shù)據(jù)確認(rèn)K2—18b大氣中以甲烷和二氧化碳為主，并首次提出可能存在二甲基硫醚。在此次研究中，他們利用更長波段的JWST數(shù)據(jù)，使得探測置信度首次超過3，達(dá)到3.4。天文學(xué)家一般認(rèn)為置信度達(dá)到3是探測的底線，到5是比較可靠的探測。研究團(tuán)隊認(rèn)為，這是首次在一顆處于宜居帶的系外行星大氣層中發(fā)現(xiàn)碳基分子。這些結(jié)果與對“氫海行星”的預(yù)測相符：即在其富含氫氣的大氣層之下，是一個被海洋覆蓋的宜居世界。

對此結(jié)果，國際上也有不少研究者提出質(zhì)疑。一些研究認(rèn)為，這些觀測數(shù)據(jù)“存在較大噪聲干擾，所有已報告的特征可能只是統(tǒng)計波動”。同時，很多其他分子的模型也能給出類似甚至略好的擬合效果。對于K2—18b上是否存在水的問題，美國密歇根大學(xué)的研究者認(rèn)為，K2—18b更可能是一顆類似海王星的氣態(tài)行星，甚至沒有實體表面。此外，實驗室天體物理學(xué)家在還原性大氣中通過化學(xué)反應(yīng)也生成了二甲基硫醚，研究星際介質(zhì)的專家提出二甲基硫醚可能來自太空。因此，即使K2—18b上存在二甲基硫醚，它們或許由非生命過程產(chǎn)生，甚至還可能來自星際介質(zhì)。

太陽系外是否有生命存在？這個問題一直吸引著人類。宇宙浩渺無垠，恒星之間極為遙遠(yuǎn)，目前只能依靠類似JWST的天文望遠(yuǎn)鏡來獲取這些行星的光譜。當(dāng)前比較公認(rèn)的生命信號探針包括如下情況：如果發(fā)現(xiàn)某顆行星大氣中存在明顯的氧氣或者強烈的紫外吸收（由臭氧層導(dǎo)致）以及甲烷，那么生命就有可能存在；如果行星光譜存在“紅色邊緣”或類似的光譜特征，那么這顆星球可能類似于白堊紀(jì)年代的地球，地表幾乎全是森林，綠色植物的葉綠素選擇性吸收了藍(lán)光和紅光，產(chǎn)生了“紅色邊緣”效應(yīng)。

科學(xué)探索永無止境。為推進(jìn)相關(guān)研究，有不少國家制定了探測系外生命的發(fā)展規(guī)劃，包括中國的天鄰計劃和覓音計劃、美國的宜居世界天文臺項目和歐洲的生命項目等。我們相信，隨著天文望遠(yuǎn)鏡和觀測水平的提升、行星大氣模型的發(fā)展、天體生物學(xué)的興起，越來越多的觀察、仿真、實驗和模擬將幫助人們獲得更多關(guān)于生命信號探針的認(rèn)知。

（作者為中國科學(xué)院國家天文臺研究員）