今年 4 月（2025 年）出現(xiàn)的一個微小跡象，似乎可能改變我們對宇宙的認知。天文學(xué)家在一顆名為 K2-18b 的遙遠行星大氣層中，僅探測到一絲微弱的信號 —— 兩種分子在其中旋轉(zhuǎn)的微光。而在地球上，這類分子僅由生命體產(chǎn)生。這是一個誘人的可能性：它是迄今為止關(guān)于地外生物特征（即與生物活動相關(guān)的生命痕跡）最有希望的證據(jù)。

但僅幾周后，新的研究發(fā)現(xiàn)表明，探索仍需繼續(xù)。

“這很令人興奮，但它立即引發(fā)了幾個警示信號，” 亞利桑那州立大學(xué)地球與空間探索學(xué)院的博士后研究學(xué)者路易斯?韋爾班克斯（Luis Welbanks）博士說，“因為關(guān)于潛在生物特征的聲明具有歷史性意義，但統(tǒng)計證據(jù)的重要性或強度，對于現(xiàn)有數(shù)據(jù)而言似乎過高?！?/p>

盡管 4 月研究中在 K2-18b 上發(fā)現(xiàn)的分子 —— 二甲基硫（DMS）和二甲基二硫（DMDS）—— 在地球上主要與微生物有機體相關(guān)，但科學(xué)家指出，這些化合物也可能在沒有生命的情況下形成?，F(xiàn)在，包括韋爾班克斯在內(nèi)的三個未參與該研究的天文學(xué)家團隊，評估了原始生物特征發(fā)現(xiàn)中使用的模型和數(shù)據(jù)，并得出了截然不同的結(jié)果，他們已將這些結(jié)果提交同行評審。

與此同時，4 月研究的主要作者尼克庫?馬杜蘇丹（Nikku Madhusudhan）及其同事進行了額外研究，稱這些研究強化了他們之前關(guān)于這顆行星的發(fā)現(xiàn)。而且，多個科學(xué)家團隊的更多觀測和研究可能即將展開。

圍繞 K2-18b 的一系列研究論文，讓人們得以一窺實時展開的科學(xué)過程。它揭示了研究人員尋找地球以外生命證據(jù)的復(fù)雜性和細微之處，并表明為何證明的門檻如此之高且難以達到。

K2-18b 距離地球 124 光年，通常被認為是搜尋生命跡象的理想目標。根據(jù)劍橋大學(xué)天文研究所天體物理學(xué)和系外行星科學(xué)教授馬杜蘇丹此前領(lǐng)導(dǎo)的研究，它被認為是一顆 “海洋行星”（Hycean world），即完全被液態(tài)水覆蓋、擁有富氫大氣層的行星。因此，K2-18b 迅速成為太陽系外潛在宜居地的關(guān)注點。

馬杜蘇丹和他的劍橋同事們相信 K2-18b 的潛力，他們利用目前運行的最大太空望遠鏡 —— 詹姆斯?韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）對該行星進行了觀測，以進一步研究它。但芝加哥大學(xué)的兩位科學(xué)家 —— 天文學(xué)與天體物理學(xué)系博士后學(xué)者拉斐爾?盧克（Rafael Luque）博士和 51 Pegasi b / Burbidge 博士后研究員邁克爾?張（Michael Zhang）—— 發(fā)現(xiàn)了他們研究中的一些問題。

盧克說，在回顧馬杜蘇丹團隊于 4 月發(fā)表的論文（該論文是對其 2023 年研究的跟進）后，他和張注意到韋伯的數(shù)據(jù)看起來 “嘈雜”。

張解釋道，由望遠鏡缺陷和不同光粒子到達望遠鏡的速率引起的 “噪聲”，只是天文學(xué)家研究遙遠系外行星時面臨的挑戰(zhàn)之一。噪聲會扭曲觀測結(jié)果，并給數(shù)據(jù)引入不確定性。

試圖在遙遠系外行星的大氣層中探測特定氣體，會帶來更多不確定性。張說，像二甲基硫這樣的氣體最顯著的特征，源于氫和碳分子的鍵合 —— 這種連接可以拉伸、彎曲并吸收不同波長的光，使得明確探測某一種分子變得困難。

“問題基本上在于，每個有機分子都有碳氫鍵，” 張說，“這類分子有數(shù)億種，因此這些特征并非獨一無二。如果有完美的數(shù)據(jù)，或許可以區(qū)分不同分子；但如果沒有完美的數(shù)據(jù)，很多分子（尤其是有機分子）看起來非常相似，在近紅外波段尤其如此?！?/p>

盧克和張進一步深入研究論文時還注意到，該行星的推測溫度從馬杜蘇丹 2023 年發(fā)表的研究中約 250 開爾文至 300 開爾文（-9.67 華氏度至 80.33 華氏度，或 - 23.15 攝氏度至 26.85 攝氏度），急劇上升至 4 月研究中的 422 開爾文（299.93 華氏度或 148.85 攝氏度）。
張說，如此嚴酷的溫度可能會改變天文學(xué)家對這顆行星潛在宜居性的看法，尤其是因為韋伯能探測到的大氣層頂部仍保持較低溫度，而其表面或下方的海洋溫度可能更高。

“這只是從大氣層得出的推論，但它肯定會影響我們對這顆行星的整體認知，” 盧克說。

他表示，部分問題在于，4 月的分析沒有包含馬杜蘇丹團隊過去幾年使用全部三臺韋伯儀器收集的數(shù)據(jù)。因此，盧克、張及其同事進行了一項研究，將所有可用數(shù)據(jù)結(jié)合起來，看是否能得出相同結(jié)果，甚至發(fā)現(xiàn)更多二甲基硫。他們發(fā)現(xiàn)，在該行星大氣層中，這兩種分子的證據(jù) “不足”。
相反，盧克和張的團隊發(fā)現(xiàn)了其他分子，如乙烷，它們可能符合相同的特征，但乙烷并不意味著存在生命。

亞利桑那州立大學(xué)的韋爾班克斯及其同事（包括馬里蘭大學(xué)帕克分校天文學(xué)系博士后研究員馬特?尼克松（Matt Nixon）博士），也在 4 月關(guān)于 K2-18b 的論文中發(fā)現(xiàn)了他們認為的根本性問題。

韋爾班克斯說，問題在于馬杜蘇丹及其團隊如何創(chuàng)建模型來展示行星大氣層中可能存在哪些分子。

“每個（分子）都針對相同的最小基線逐一測試，這意味著每個模型都有一個人為優(yōu)勢：它是唯一被允許的解釋，” 韋爾班克斯說。

當韋爾班克斯及其團隊進行自己的分析時，他們擴展了馬杜蘇丹研究中的模型。

“（馬杜蘇丹及其同事）不允許任何其他化學(xué)物質(zhì)可能產(chǎn)生這些微弱信號或觀測結(jié)果，” 尼克松說，“因此，我們想做的主要事情是評估其他化學(xué)物質(zhì)是否能充分擬合數(shù)據(jù)?！?/p>

韋爾班克斯說，當模型擴展后，二甲基硫或二甲基二硫的證據(jù) “就消失了”。

馬杜蘇丹認為，在他 4 月論文之后發(fā)表的研究 “非常令人鼓舞”，并 “促成了關(guān)于 K2-18b 數(shù)據(jù)解釋的健康討論”。

他回顧了盧克和張的工作，并認同他們的發(fā)現(xiàn)并未顯示 “對 DMS 或 DMDS 的強探測”。馬杜蘇丹說，當他的團隊在 4 月發(fā)表論文時，觀測結(jié)果達到了 3-σ 的顯著水平，即探測結(jié)果偶然發(fā)生的概率為 0.3%。

對于極不可能偶然發(fā)生的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，觀測必須達到 5-σ 的閾值，即觀測結(jié)果偶然發(fā)生的概率低于 0.00006%。韋爾班克斯說，達到這一閾值需要許多步驟，包括使用多臺望遠鏡重復(fù)探測同一分子，并排除潛在的非生物來源。

雖然這類證據(jù)可能在我們有生之年被發(fā)現(xiàn)，但它不太可能是一個 “ureka”（ureka，意為 “我發(fā)現(xiàn)了”）的瞬間，而更可能是一個需要天文學(xué)家、物理學(xué)家、生物學(xué)家和化學(xué)家達成共識的緩慢積累過程。

“我們在任何研究中都從未達到過那種證據(jù)水平，” 馬杜蘇丹在電子郵件中寫道，“我們在前兩項研究（Madhusudhan 等人，2023 年和 2025 年）中僅發(fā)現(xiàn)了達到或低于 3-σ 的證據(jù)。我們將其稱為‘中等證據(jù)’或‘線索’，而非強探測。我認同（盧克和張）的說法，這與我們的研究一致，并且我們在研究和交流中廣泛討論了需要更強證據(jù)的必要性?！?/p>

為回應(yīng)韋爾班克斯團隊的研究，馬杜蘇丹及其劍橋同事撰寫了另一篇手稿，將 K2-18b 的搜索范圍擴展到包括 650 種分子，并已將新分析提交同行評審。

“這是迄今為止在系外行星中對化學(xué)特征的最大規(guī)模搜索，使用了 K2-18b 的所有可用數(shù)據(jù)，并搜索了 650 種分子，” 馬杜蘇丹說，“我們發(fā)現(xiàn)，DMS 仍然是這顆行星中有希望的候選分子，盡管如我們在之前的研究中所指出的，需要更多觀測才能進行確鑿探測。”

韋爾班克斯和尼克松對馬杜蘇丹及其同事解決了提出的擔(dān)憂表示欣慰，但韋爾班克斯認為，這篇新論文實際上收回了原始 4 月研究中的核心主張。

“新論文默認承認 DMS/DMDS 的探測并不穩(wěn)健，但仍依賴相同有缺陷的統(tǒng)計框架和對自身結(jié)果的選擇性解讀，” 韋爾班克斯在電子郵件中說，“盡管語氣有時更為謹慎，但方法繼續(xù)掩蓋了真實的不確定性水平。早期工作中聲稱的統(tǒng)計顯著性，是未被承認的任意建模決策的產(chǎn)物?！?/p>

盧克表示，劍橋團隊的新論文是朝著正確方向邁出的一步，因為它探索了其他可能的化學(xué)生物特征。

“但我認為它在范圍上有所欠缺，” 盧克說，“我認為它過于局限于對（韋爾班克斯）論文的反駁。”

不過，研究 K2-18b 的天文學(xué)家一致認為，推進對這顆系外行星的研究有助于科學(xué)進程。

“我認為，討論這顆行星上發(fā)生了什么，是一種良好、健康的科學(xué) discourse（討論），” 韋爾班克斯說，“無論目前任何單一作者團隊怎么說，我們都沒有‘銀彈’（即決定性證據(jù)）。但這恰恰是令人興奮的原因，因為我們知道，我們從未如此接近（發(fā)現(xiàn)生物特征），而且我認為我們可能在有生之年實現(xiàn)這一目標，但現(xiàn)在還沒有。這不是失敗，我們正在測試大膽的想法?！?/p>