在浩瀚宇宙中,距离地球124光年的狮子座方向,詹姆斯·韦布空间望远镜捕捉到一组令人困惑的光谱信号。当系外行星K2-18b从其宿主恒星前方经过时,恒星光线穿透行星大气层形成的“光指纹”中,出现了二甲基硫和二甲基二硫的分子痕迹。这两种气体在地球上几乎仅由生物活动产生,但在遥远的外星环境中,它们的存在却成为科学界难以解释的谜题。
这一发现让人联想到科学史上类似的未解之谜。2015年,冥王星冰层下检测到液态海洋的信号;2020年,金星大气中发现磷化氢的痕迹,这些发现都曾引发科学界的热烈讨论,但最终因证据不足而成为悬案。如今,K2-18b的信号是重蹈覆辙,还是将开启新的科学篇章?目前尚无定论。
2023年,剑桥大学的研究团队首次在K2-18b的大气光谱中,检测到甲烷和二氧化碳信号中微弱的二甲基硫痕迹。然而,这一信号极其微弱,几乎难以确认。随后,美国约翰斯·霍普金斯大学的施密特团队重新分析数据,认为这些信号可能只是统计波动造成的假象,否定了生物标志物的存在。
两种截然不同的结论,暴露了当前观测技术的局限性。此前,科学家使用哈勃望远镜研究系外行星大气时,分辨率较低,背景噪声容易掩盖关键信号。2021年,韦布望远镜投入使用后,情况有所改善,但在初期使用近红外仪器观测K2-18b时,数据依然模糊。直到研究团队改用中红外仪器,在新的波段重新观测,这些争议性的分子特征才逐渐显现。
凌日光谱分析技术是此次观测的关键工具。当K2-18b从恒星前方经过时,恒星光线穿过行星大气层,不同气体分子会吸收特定波长的光,形成独特的“吸收光谱”。为了确保这些光谱信号的准确性,研究团队付出了巨大努力。在一次观测中,他们发现0.02个波长单位的偏差,这一微小误差可能导致所有数据失效。经过三天排查,团队发现是望远镜遮光罩轻微移位导致的杂散光干扰,最终解决了问题。
当前最核心的问题是:这些信号能否作为生命存在的证据?目前的数据达到了“三西格玛”置信度,意味着有99.7%的概率不是偶然误差。然而,科学界对“确凿证据”的要求是“五西格玛”置信度,即99.99994%的确定性,两者之间仍存在巨大差距。
更复杂的是,非生物过程也可能产生类似信号。科罗拉多大学的布朗通过实验证明,无需生命参与即可生成二甲基硫,甚至在彗星上也发现过这种物质。K2-18b本身也充满争议。它的质量是地球的8.6倍,体积是地球的2.6倍,有人认为它更像气态的海王星,缺乏固体表面,所谓的“宜居带”可能并不存在。
不过,K2-18b也带来了令人兴奋的可能性。科学家怀疑它是一颗“氢海行星”,大气层富含氢气,下方可能覆盖着广阔的液态海洋,这与理论中可能孕育生命的环境模型高度吻合。更重要的是,此次信号是通过两种不同仪器、在不同波段独立观测到的,这种“交叉验证”大大提高了结果的可信度。剑桥团队表示,再进行16到24小时的追加观测,或许就能达到“五西格玛”标准,这一消息让科学界充满期待。
如果这些气体确实来自生命活动,它们可能是怎样的存在?或许是类似地球浮游植物的微生物,在深海中默默制造硫化物;也可能是一种完全不同于地球生命的形式。毕竟,地球上的极端微生物能在火山口、冰层下存活,宇宙的生命形式可能远超我们的想象。反之,如果最终证实这些信号只是自然现象,NASA的专家指出,人类甚至尚未对“生命”形成统一定义,目前的发现仍为未来的研究提供了重要方向。
科学研究往往充满曲折。2019年,哈勃望远镜首次观测K2-18b时,曾误以为发现了水蒸气,后来才确认是甲烷。如今,韦布望远镜仍在持续监测K2-18b,每一组新数据都可能带来新的反转。
或许几个月后,我们将得到更明确的答案;或许这个谜题还需要数年甚至数十年才能解开。但当我们凝视那些跳动的光谱信号时,仿佛能感受到宇宙在悄悄传递着某种信息。那些遥远星球上的“沉默证人”,终有一天会通过这些分子痕迹,告诉我们:人类是否真的是宇宙中的唯一?这场跨越124光年的探索,才刚刚拉开序幕。