太阳系外生命活动的最强迹象显露

剑桥大学领衔的天文学家团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）数据，在位于恒星宜居带的系外行星K2-18b大气中检测到二甲硫醚（DMS）和/或二甲基二硫醚（DMDS）的化学指纹。

在地球上，DMS和DMDS仅由生命活动产生，主要源于海洋浮游植物等微生物。虽然这些分子在K2-18b大气中的来源可能是未知的化学过程，但该结果仍是迄今为止最有力的证据，表明太阳系外的行星可能存在生命。

观测数据已达到统计学"三西格玛"显著水平——这意味着观测结果由随机因素导致的概率仅为0.3%。要达到科学发现的公认标准，观测数据必须跨越五西格玛阈值，即随机发生的概率需低于0.00006%。

研究人员表示，利用JWST进行16至24小时的后续观测可能帮助他们达到关键的五西格玛显著性水平。相关成果已发表于《天体物理学杂志通讯》。

早期对K2-18b的观测（该行星质量是地球的8.6倍、直径是地球的2.6倍，位于124光年外的狮子座）已发现其大气中存在甲烷和二氧化碳。这是在宜居带系外行星大气中首次发现含碳分子。这些结果与"氦洋行星"（Hycean）的预测相符：即在富含氢气的大气层下覆盖着宜居海洋的星球。

然而，另一个较弱的信号暗示K2-18b可能存在其他活动。"我们最初不确定观测到的信号是否源自DMS，但仅是这个迹象就足以促使我们使用JWST的另一台仪器再次观测，"领导该研究的剑桥大学天文学研究所尼库·马杜苏丹教授表示。

为确定遥远行星的大气化学成分，天文学家会分析行星凌日时（即从地球视角穿越其母恒星前方）的恒星光线。当K2-18b凌日时，JWST可探测到恒星亮度的下降，并有微量星光在抵达地球前穿过行星大气。行星大气对部分星光的吸收会在光谱中留下印记，天文学家可据此解析系外行星大气的组成气体。

此前使用JWST的NIRISS（近红外成像仪和无狭缝光谱仪）和NIRSpec（近红外光谱仪）设备进行的初步推断覆盖近红外（0.8-5微米）波段。本次独立观测则使用JWST的MIRI（中红外仪器）在中红外（6-12微米）波段进行。

"这是独立的证据链，采用与先前不同的仪器和光谱波段，且与既往观测无重叠，"马杜苏丹解释，"信号清晰且明确。"

"看到结果在整个独立分析过程中始终保持一致，并通过了严谨的稳健性检验，这个认知过程令人震撼，"来自美国巴尔的摩太空望远镜科学研究所的合著者曼斯·霍尔姆伯格表示。

DMS和DMDS属于同一化学家族，均被预测为生物特征标记。两种分子在观测波段存在重叠光谱特征，需进一步观测以区分二者。

值得注意的是，K2-18b大气中DMS和DMDS的浓度与地球存在显著差异：地球浓度通常低于十亿分之一体积比，而K2-18b估计高出数千倍——超过百万分之十。

"早期理论预测氦洋行星可能存在高浓度的硫基气体如DMS和DMDS，"马杜苏丹指出，"如今观测结果与预测完全吻合。综合现有认知，最符合数据的情形是：一个被充满生命的海洋覆盖的氦洋行星。"

马杜苏丹强调，尽管结果振奋人心，但在宣称发现地外生命前必须获取更多数据。他谨慎乐观地表示，K2-18b可能存在未知化学过程导致该观测现象。目前正与同事合作开展理论和实验研究，以验证DMS和DMDS能否在当前推断浓度下非生物合成。

"这些生物特征标记分子的推断对形成机制提出了深刻问题，"卡迪夫大学的合著者苏巴吉特·萨卡尔表示。

"我们的研究是后续所有验证工作的起点，以确认并理解这些突破性发现的意义，"剑桥大学天文学研究所的合著者萨瓦斯·康斯坦丁努补充道。

"必须对自身结果保持深度怀疑，因为唯有反复验证才能建立充分信心，"马杜苏丹阐明，"这正是科学工作的本质。"

尽管尚未宣称确证发现，马杜苏丹指出，借助JWST及未来望远镜等强大工具，人类正逐步接近回答核心命题：我们在宇宙中是否孤独？

"数十年后回望，此刻或将成为人类触及生命宇宙的关键转折点，"马杜苏丹展望，"这可能是解答'人类是否宇宙独苗'根本问题的临界点。"

詹姆斯·韦伯太空望远镜由美国宇航局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）联合研发。本研究获得英国研究与创新署（UKRI）前沿研究基金支持。