距離如此遙遠(yuǎn)，我們要如何知道是否存在外星生命？

遙遠(yuǎn)的行星上發(fā)現(xiàn)了生命可能存在的跡象-我們應(yīng)該多興奮？

系外行星K2-18b上也許存在水海洋

系外行星K2-18b上也許存在海洋（圖源：國家航空航天局，加拿大航天局，航天局，J·奧姆斯特德（太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所），《科學(xué)》雜志：N·馬杜蘇丹（劍橋大學(xué)））

詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）的觀測數(shù)據(jù)顯示，在位于獅子座的一顆繞著恒星轉(zhuǎn)的系外行星上有一些化學(xué)物質(zhì)，在地球上，它們與生物體有關(guān)。但這些都只是模糊的猜測。那這顆系外行星上存在外星生命的可能性有多大呢？

系外行星是指圍繞著恒星（除太陽）轉(zhuǎn)動(dòng)的繞軌行星。上述疑問中的這顆行星叫做K2-18b。因作為繞紅矮星K2-18轉(zhuǎn)動(dòng)的第一顆被發(fā)現(xiàn)的行星而得名。當(dāng)然也存在K2-18c，它是第二顆被發(fā)現(xiàn)的行星。K2-18這顆恒星比太陽更為黯淡和冰冷，這意味著如果要獲得像地球一樣的光照水平，它的行星離它需要比地球離太陽更近。

這個(gè)恒星系統(tǒng)位于124光年之外，從天文學(xué)角度上講并不算遠(yuǎn)。那這顆系外行星的情況如何呢？這個(gè)問題很難回答。天文望遠(yuǎn)鏡和先進(jìn)的技術(shù)能告訴我們這顆恒星是什么樣的，距離我們多遠(yuǎn)，但我們無法直接捕捉到這顆行星的圖像。然而我們能解決一些基礎(chǔ)問題。

計(jì)算有多少光照射到了K2-18b上對評(píng)估它上面生命存在的可能性非常重要，K2-18b的軌道距K2-18的距離比地球距太陽更近：大概是地球到太陽距離的16%。另一個(gè)我們需要計(jì)算的數(shù)值是K2-18釋放出的能量：即它每秒釋放的能量之和。K2-18釋放的能量是太陽的2.3%。

使用幾何手段，我們能算出K2-18b每平方米會(huì)接收1.22kw的太陽能。接近于我們在地球上接收到的1.36kw光能。盡管這其中只有少部分能量來自于K2-18，不過因?yàn)樗男行请x的更近扯平了。迄今為止一切都進(jìn)展順利，然而，計(jì)算光能時(shí)沒有把云層和行星表面的反射情況考慮在內(nèi)。

當(dāng)我們設(shè)想其他行星存在生命時(shí)，一個(gè)經(jīng)常用來評(píng)估上面宜居地帶的指標(biāo)是水能以液態(tài)形式存在的平均地表溫度，一般認(rèn)為這是生命存在的關(guān)鍵。2019年，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡觀測K2-18b時(shí)發(fā)現(xiàn)了上面水蒸氣存在的跡象，這說明它表面存在液態(tài)水。研究認(rèn)為這顆行星表面存在著大型海洋。

詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）的形象示意圖（圖源：國家航空航天局/戈達(dá)德航天中心/CIL/阿德里安娜·曼里克·古鐵雷斯），

這在當(dāng)時(shí)引起了一陣興奮，但在沒有進(jìn)一步證據(jù)的情況下，它僅僅是一個(gè)有意思的結(jié)論?，F(xiàn)在我們有報(bào)告稱JWST已經(jīng)在它的大氣層中發(fā)現(xiàn)了二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）以及可能存在的二甲基硫化物（DMS）。對二甲基硫化物的初步探測至關(guān)重要，因?yàn)樗挥傻厍蛏系乃瀹a(chǎn)生。我們目前知道不通過生命形式它無法自然產(chǎn)生。

K2-18b上存在生命嗎？

所有這些信息似乎都指向K2-18b上也許存在外星生命。 然而事情并沒有那么簡單，我們不知道這個(gè)結(jié)論的可信度如何。我們用來確認(rèn)一個(gè)系外行星大氣層組成的方法是觀測它從不同的來源（通常是一個(gè)恒星或星系）吸收了多少穿過大氣層邊緣的光。任何化合物都會(huì)吸收特定波長的光，我們可以通過這個(gè)特點(diǎn)進(jìn)行測量。

關(guān)于系外行星大氣組成的一個(gè)設(shè)想（圖源：國家航空航天局,航天局,加拿大航天局，太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所, 約瑟夫·奧姆斯特德(太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所)）

想象一下你正在觀看一束光穿過玻璃管的場景，當(dāng)玻璃管中什么都沒有時(shí)你可以看到光能完全通過。如果你往里倒了一些水，你能看到光大部分能通過，但出現(xiàn)了一些光效應(yīng)和色彩，它們相當(dāng)于空間中存在的氫氣和塵埃云。現(xiàn)在再想象一下你往里倒入了一些紅色的食用色素-可以將其類比為一個(gè)行星大氣層的主要化學(xué)組成成分。

但大氣層一般是由多種化學(xué)物質(zhì)組成的。你想要測量任何一種都相當(dāng)于把50種（可能更多）顏色不同量的食用色素倒入到玻璃管里并試著去確認(rèn)其中的某種顏色目前含量是多少。這是一個(gè)伴隨著很多主觀評(píng)估和錯(cuò)誤的超難任務(wù)。此外，穿過大氣層的光還攜帶著恒星化學(xué)成分的信號(hào)-這進(jìn)一步增加了分析的復(fù)雜程度。

K2-18b大氣層的化學(xué)組成成分（圖源：國家航空航天局,航天局,加拿大航天局，太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所,約瑟夫·奧姆斯特德 (太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所),N.馬杜蘇丹（劍橋大學(xué)））

幾年前有一陣關(guān)于金星上是否存在生命的研究熱潮，當(dāng)時(shí)的研究結(jié)果表明金星上存在可以由微生物產(chǎn)生的磷化氫。然而，這個(gè)發(fā)現(xiàn)被后續(xù)的幾個(gè)研究成功證偽了。站在天文學(xué)角度上講，如果我們還對隔壁行星大氣層的成分有什么困惑，就很容易知道為什么分析一個(gè)距地球數(shù)倍遙遠(yuǎn)的行星是如此艱難。

我們能從中得到什么呢？

系外行星K2-18b存在生命的概率很低但并不是完全沒可能。這些結(jié)果不可能改變?nèi)魏稳藢ν庑巧嬖诘挠^念或信仰。相反，他們證明了我們在觀測不屬于我們的世界時(shí)發(fā)現(xiàn)更多信息的能力有所提升。

來自JWST約瑟夫·奧姆斯特德的圖片，離地球最近的恒星誕生區(qū)域（圖源：國家航空航天局,航天局,加拿大航天局,太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所,,蓬托普迪丹(太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所)）

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—國家航空航天局也許在50年前就無意識(shí)發(fā)現(xiàn)并殺死了火星上存在的外星生命，科學(xué)家稱詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的能力不止于產(chǎn)出不可思議的照片，還可以提供天體本身更詳細(xì)更精確的數(shù)據(jù)。通過了解哪些系外行星上存在水哪些不存在也能幫助我們了解地球如何形成的。

研究巨大的系外行星的大氣層能了解那些與太陽系的行星（例如木星和土星）相似的世界。其中測量CO2的含量可以像我們揭示極端的溫室效應(yīng)會(huì)對行星產(chǎn)生怎樣的影響。這是研究行星大氣層組成的真正能力。

BY:Ian Whittaker

FY: 雜七八糟嘿

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