摘要：今年 4 月（2025 年）出现的一个微小迹象，似乎可能改变我们对宇宙的认知。天文学家在一颗名为 K2-18b 的遥远行星大气层中，仅探测到一丝微弱的信号 —— 两种分子在其中旋转的微光。而在地球上，这类分子仅由生命体产生。这是一个诱人的可能性：它是迄今为止关

今年 4 月（2025 年）出现的一个微小迹象，似乎可能改变我们对宇宙的认知。天文学家在一颗名为 K2-18b 的遥远行星大气层中，仅探测到一丝微弱的信号 —— 两种分子在其中旋转的微光。而在地球上，这类分子仅由生命体产生。这是一个诱人的可能性：它是迄今为止关于地外生物特征（即与生物活动相关的生命痕迹）最有希望的证据。

但仅几周后，新的研究发现表明，探索仍需继续。

“这很令人兴奋，但它立即引发了几个警示信号，” 亚利桑那州立大学地球与空间探索学院的博士后研究学者路易斯・韦尔班克斯（Luis Welbanks）博士说，“因为关于潜在生物特征的声明具有历史性意义，但统计证据的重要性或强度，对于现有数据而言似乎过高。”

尽管 4 月研究中在 K2-18b 上发现的分子 —— 二甲基硫（DMS）和二甲基二硫（DMDS）—— 在地球上主要与微生物有机体相关，但科学家指出，这些化合物也可能在没有生命的情况下形成。现在，包括韦尔班克斯在内的三个未参与该研究的天文学家团队，评估了原始生物特征发现中使用的模型和数据，并得出了截然不同的结果，他们已将这些结果提交同行评审。

与此同时，4 月研究的主要作者尼克库・马杜苏丹（Nikku Madhusudhan）及其同事进行了额外研究，称这些研究强化了他们之前关于这颗行星的发现。而且，多个科学家团队的更多观测和研究可能即将展开。

围绕 K2-18b 的一系列研究论文，让人们得以一窥实时展开的科学过程。它揭示了研究人员寻找地球以外生命证据的复杂性和细微之处，并表明为何证明的门槛如此之高且难以达到。

K2-18b 距离地球 124 光年，通常被认为是搜寻生命迹象的理想目标。根据剑桥大学天文研究所天体物理学和系外行星科学教授马杜苏丹此前领导的研究，它被认为是一颗 “海洋行星”（Hycean world），即完全被液态水覆盖、拥有富氢大气层的行星。因此，K2-18b 迅速成为太阳系外潜在宜居地的关注点。

马杜苏丹和他的剑桥同事们相信 K2-18b 的潜力，他们利用目前运行的最大太空望远镜 —— 詹姆斯・韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）对该行星进行了观测，以进一步研究它。但芝加哥大学的两位科学家 —— 天文学与天体物理学系博士后学者拉斐尔・卢克（Rafael Luque）博士和 51 Pegasi b / Burbidge 博士后研究员迈克尔・张（Michael Zhang）—— 发现了他们研究中的一些问题。

卢克说，在回顾马杜苏丹团队于 4 月发表的论文（该论文是对其 2023 年研究的跟进）后，他和张注意到韦伯的数据看起来 “嘈杂”。

张解释道，由望远镜缺陷和不同光粒子到达望远镜的速率引起的 “噪声”，只是天文学家研究遥远系外行星时面临的挑战之一。噪声会扭曲观测结果，并给数据引入不确定性。

试图在遥远系外行星的大气层中探测特定气体，会带来更多不确定性。张说，像二甲基硫这样的气体最显著的特征，源于氢和碳分子的键合 —— 这种连接可以拉伸、弯曲并吸收不同波长的光，使得明确探测某一种分子变得困难。

“问题基本上在于，每个有机分子都有碳氢键，” 张说，“这类分子有数亿种，因此这些特征并非独一无二。如果有完美的数据，或许可以区分不同分子；但如果没有完美的数据，很多分子（尤其是有机分子）看起来非常相似，在近红外波段尤其如此。”

卢克和张进一步深入研究论文时还注意到，该行星的推测温度从马杜苏丹 2023 年发表的研究中约 250 开尔文至 300 开尔文（-9.67 华氏度至 80.33 华氏度，或 - 23.15 摄氏度至 26.85 摄氏度），急剧上升至 4 月研究中的 422 开尔文（299.93 华氏度或 148.85 摄氏度）。
张说，如此严酷的温度可能会改变天文学家对这颗行星潜在宜居性的看法，尤其是因为韦伯能探测到的大气层顶部仍保持较低温度，而其表面或下方的海洋温度可能更高。

“这只是从大气层得出的推论，但它肯定会影响我们对这颗行星的整体认知，” 卢克说。

他表示，部分问题在于，4 月的分析没有包含马杜苏丹团队过去几年使用全部三台韦伯仪器收集的数据。因此，卢克、张及其同事进行了一项研究，将所有可用数据结合起来，看是否能得出相同结果，甚至发现更多二甲基硫。他们发现，在该行星大气层中，这两种分子的证据 “不足”。
相反，卢克和张的团队发现了其他分子，如乙烷，它们可能符合相同的特征，但乙烷并不意味着存在生命。

亚利桑那州立大学的韦尔班克斯及其同事（包括马里兰大学帕克分校天文学系博士后研究员马特・尼克松（Matt Nixon）博士），也在 4 月关于 K2-18b 的论文中发现了他们认为的根本性问题。

韦尔班克斯说，问题在于马杜苏丹及其团队如何创建模型来展示行星大气层中可能存在哪些分子。

“每个（分子）都针对相同的最小基线逐一测试，这意味着每个模型都有一个人为优势：它是唯一被允许的解释，” 韦尔班克斯说。

当韦尔班克斯及其团队进行自己的分析时，他们扩展了马杜苏丹研究中的模型。

“（马杜苏丹及其同事）不允许任何其他化学物质可能产生这些微弱信号或观测结果，” 尼克松说，“因此，我们想做的主要事情是评估其他化学物质是否能充分拟合数据。”

韦尔班克斯说，当模型扩展后，二甲基硫或二甲基二硫的证据 “就消失了”。

马杜苏丹认为，在他 4 月论文之后发表的研究 “非常令人鼓舞”，并 “促成了关于 K2-18b 数据解释的健康讨论”。

他回顾了卢克和张的工作，并认同他们的发现并未显示 “对 DMS 或 DMDS 的强探测”。马杜苏丹说，当他的团队在 4 月发表论文时，观测结果达到了 3-σ 的显著水平，即探测结果偶然发生的概率为 0.3%。

对于极不可能偶然发生的科学发现，观测必须达到 5-σ 的阈值，即观测结果偶然发生的概率低于 0.00006%。韦尔班克斯说，达到这一阈值需要许多步骤，包括使用多台望远镜重复探测同一分子，并排除潜在的非生物来源。

虽然这类证据可能在我们有生之年被发现，但它不太可能是一个 “ureka”（ureka，意为 “我发现了”）的瞬间，而更可能是一个需要天文学家、物理学家、生物学家和化学家达成共识的缓慢积累过程。

“我们在任何研究中都从未达到过那种证据水平，” 马杜苏丹在电子邮件中写道，“我们在前两项研究（Madhusudhan 等人，2023 年和 2025 年）中仅发现了达到或低于 3-σ 的证据。我们将其称为‘中等证据’或‘线索’，而非强探测。我认同（卢克和张）的说法，这与我们的研究一致，并且我们在研究和交流中广泛讨论了需要更强证据的必要性。”

为回应韦尔班克斯团队的研究，马杜苏丹及其剑桥同事撰写了另一篇手稿，将 K2-18b 的搜索范围扩展到包括 650 种分子，并已将新分析提交同行评审。

“这是迄今为止在系外行星中对化学特征的最大规模搜索，使用了 K2-18b 的所有可用数据，并搜索了 650 种分子，” 马杜苏丹说，“我们发现，DMS 仍然是这颗行星中有希望的候选分子，尽管如我们在之前的研究中所指出的，需要更多观测才能进行确凿探测。”

韦尔班克斯和尼克松对马杜苏丹及其同事解决了提出的担忧表示欣慰，但韦尔班克斯认为，这篇新论文实际上收回了原始 4 月研究中的核心主张。

“新论文默认承认 DMS/DMDS 的探测并不稳健，但仍依赖相同有缺陷的统计框架和对自身结果的选择性解读，” 韦尔班克斯在电子邮件中说，“尽管语气有时更为谨慎，但方法继续掩盖了真实的不确定性水平。早期工作中声称的统计显著性，是未被承认的任意建模决策的产物。”

卢克表示，剑桥团队的新论文是朝着正确方向迈出的一步，因为它探索了其他可能的化学生物特征。

“但我认为它在范围上有所欠缺，” 卢克说，“我认为它过于局限于对（韦尔班克斯）论文的反驳。”

不过，研究 K2-18b 的天文学家一致认为，推进对这颗系外行星的研究有助于科学进程。

“我认为，讨论这颗行星上发生了什么，是一种良好、健康的科学 discourse（讨论），” 韦尔班克斯说，“无论目前任何单一作者团队怎么说，我们都没有‘银弹’（即决定性证据）。但这恰恰是令人兴奋的原因，因为我们知道，我们从未如此接近（发现生物特征），而且我认为我们可能在有生之年实现这一目标，但现在还没有。这不是失败，我们正在测试大胆的想法。”

来源：坤园自留地