根據(jù)《天體物理學(xué)雜志快報》的消息,劍橋大學(xué)的科學(xué)家借助詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST),在124光年外的系外行星K2-18b的大氣中探測到了二甲基硫(DMS)和二甲基二硫(DMDS)的化學(xué)信號。
先來認(rèn)識一下主角。K2-18b可不是宇宙里隨處可見的普通行星,它是個“超級地球”,質(zhì)量是地球的8.6倍,體積大了2.6倍,位于獅子座,距離我們124光年。它繞著一顆紅矮星轉(zhuǎn),位置恰好在“宜居帶”,也就是水能以液態(tài)存在的“黃金地段”,不會凍成冰塊,也不會熱成蒸汽。
之前,科學(xué)家們在這顆行星的大氣中發(fā)現(xiàn)了甲烷和二氧化碳,雖然挺有意思,但不算特別炸裂。畢竟,這些氣體可能來自火山活動或無生命的化學(xué)反應(yīng)。
可這次的發(fā)現(xiàn)不一樣,在地球上,這兩種硫化物幾乎是微生物的“專屬產(chǎn)物”,尤其是海洋浮游植物,堪稱“生命的氣息”。
更讓人驚訝的是,K2-18b上的DMS和DMDS濃度極高,達(dá)到十萬分之十,比地球的十億分之一高出幾千倍。換句話說,地球上的這些氣體像是一縷清香,而K2-18b上簡直是“濃香撲鼻”,讓人不得不懷疑,這顆行星上是不是有什么“活物”在忙碌。
這次發(fā)現(xiàn)全靠JWST,自2021年上天以來,成了科學(xué)家的“掌上明珠”。它是怎么鎖定K2-18b的“氣味”的?沒錯,靠的是天文學(xué)家最常用的“凌日觀測”。
簡單來說,當(dāng)K2-18b從它的恒星前面經(jīng)過時,恒星的光會穿過行星的大氣層。大氣中的氣體就像濾紙,吸收特定波長的光,留下獨特的“光譜指紋”。第一次,科學(xué)家們用近紅外儀器(NIRISS和NIRSpec)捕捉到了DMS的微弱信號,后來又用中紅外儀器(MIRI)再次確認(rèn)。
劍橋大學(xué)的尼庫·馬杜蘇丹(Nikku Madhusudhan)難掩興奮:“信號清晰得像撥通了高清電話。”研究員曼斯·霍爾姆貝格(M?ns Holmberg)也表示,這些結(jié)果經(jīng)過反復(fù)驗證。
不過,目前的發(fā)現(xiàn)只有“三西格瑪”的確定性,什么概念?意思是99.7%的概率是真,但還有0.3%的可能是個誤會。而科學(xué)界要徹底認(rèn)可,得達(dá)到“五西格瑪”,也就是錯誤率低到0.00006%。
要邁過這道坎,科學(xué)家們計劃再用JWST觀測K2-18b,預(yù)計需要16到24小時的“深盯”。但更關(guān)鍵的是,他們現(xiàn)在還不敢斷言這就是生命。萬一K2-18b上有什么未知的化學(xué)反應(yīng),能在沒有生命的情況下生成DMS和DMDS呢?
馬杜蘇丹語氣謹(jǐn)慎:“我們得再多驗證幾次,別急著下結(jié)論。”他們正聯(lián)合同事們展開理論研究和實驗室模擬,試圖搞清楚這些“氣味”是否能通過非生物過程產(chǎn)生。科學(xué)這門行當(dāng),最忌諱的就是“一口咬定”,得穩(wěn)扎穩(wěn)打。
現(xiàn)在來想象一下K2-18b的模樣。這顆行星可能是個“海洋行星”,表面覆蓋著廣闊的液態(tài)水,外面裹著一層厚厚的氫氣大氣,像個溫暖的“生命溫室”。早先的理論模型就預(yù)測,這種行星可能富含DMS和DMDS,而這次的觀測結(jié)果正好吻合。
馬杜蘇丹說:“我們看到的高濃度硫化物,跟海洋行星的劇本完美對得上。”如果K2-18b真有個大海,里面生活著忙碌的微生物,釋放這些氣體,那畫面得有多震撼?
但科學(xué)不是講故事,事實可能沒那么簡單。如果不是生命呢?可能是某種地質(zhì)活動,或者未知的化學(xué)反應(yīng)在“搗亂”?團(tuán)隊正在全力破解這個謎團(tuán)。他們可不想重演2020年金星磷化氫的“烏龍事件”——當(dāng)時科學(xué)家以為發(fā)現(xiàn)了生命跡象,結(jié)果被后續(xù)研究潑了冷水。
這件事的意義遠(yuǎn)不止一張光譜圖,這是人類尋找外星生命的又一次飛躍。
如果K2-18b真有生命,哪怕只是微生物,也足以改寫教科書。紅矮星是銀河系最常見的恒星,占了三分之二以上。如果它們的行星都能孕育生命,那宇宙可能是個熱鬧的“大社區(qū)”。天文學(xué)家卡爾·薩根曾說:“如果宇宙里只有我們,空間未免太浪費了。
說到這兒,不得不提一下2020年的金星“翻車”事件。
當(dāng)時,科學(xué)家在金星大氣中發(fā)現(xiàn)了磷化氫,媒體炒得沸沸揚揚,標(biāo)題個個像“外星人明天到”。結(jié)果呢?后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),那可能是儀器誤差或普通化學(xué)反應(yīng),熱鬧了一場空。這次,劍橋團(tuán)隊學(xué)聰明了。
卡迪夫大學(xué)的蘇巴吉特·薩卡爾(Subhajit Sarkar)說:“這只是個起點,后面還有一堆問題要解。”劍橋的薩瓦斯·康斯坦丁努(Savvas Constantinou)也強(qiáng)調(diào):“得把結(jié)果反復(fù)驗證,直到無懈可擊。”這態(tài)度,像是科學(xué)界的“老中醫(yī)”,慢工出細(xì)活。
科學(xué)家們沒打算停下來。他們計劃用JWST再多觀測幾次K2-18b,同時在實驗室模擬這些化學(xué)信號,看能不能不用生命就生成DMS和DMDS。馬杜蘇丹展望道:“幾十年后,我們可能回看這一刻,意識到這就是我們觸碰活宇宙的起點。”這話聽著,頗有幾分史詩感。
JWST的MIRI在中紅外波段捕捉到這些信號,與之前的近紅外觀測互為佐證,可靠性拉滿。三十年前,我們還在為發(fā)現(xiàn)系外行星激動;如今,我們都能分析它們的“空氣成分”了。這進(jìn)步,堪稱人類智慧的巔峰。
K2-18b有沒有生命?現(xiàn)在只能說:有希望,但沒定論。如果真有,估計也就是些微生物,忙著釋放“氣味”,離造飛船還遠(yuǎn)著呢。
但即便如此,也夠我們激動一陣子了。
參考論文
劍橋大學(xué),《天文學(xué)家在太陽系外行星上檢測到迄今為止最強(qiáng)的可能生命跡象》,*天體物理學(xué)雜志快報*(2025年)。DOI: 10.3847/2041-8213/adc1c8
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