今年4月，劍橋大學(xué)公布了一項(xiàng)革命性發(fā)現(xiàn)：在距地球約111光年外的行星K2-18b大氣中，檢測到兩種可能由微生物產(chǎn)生的特殊氣體。據(jù)初步推測，這顆行星上存在生命的可能性高達(dá)99.7%！

人類探尋了這么多年的外星生命，難道這次終于要有結(jié)果了嗎？不過，為什么學(xué)界針對這一結(jié)果，仍然在強(qiáng)調(diào)“需進(jìn)一步觀測確認(rèn)”呢？難道99.7%的概率還不夠高嗎？這個(gè)數(shù)字又是如何算出來的呢？

革命性發(fā)現(xiàn)

在獅子座方向，距離我們111光年之遙的地方，運(yùn)行著一顆特殊的系外行星：K2-18b。它圍繞著一顆體積遠(yuǎn)小于太陽的紅矮星運(yùn)轉(zhuǎn)，在2015年在NASA的開普勒任務(wù)中發(fā)現(xiàn)。從質(zhì)量來看，它相當(dāng)于8.6個(gè)地球，而體積則是地球的2.6倍左右。

科學(xué)家們把它歸為“亞海王星”類行星。它所在的位置，恰好位于其母恒星周圍理論上可能允許液態(tài)水存在的“宜居帶”邊緣。科學(xué)家們推測，行星表面很可能被一個(gè)浩瀚的全球性海洋所覆蓋。

不過，《紐約時(shí)報(bào)》則提出了另一種可能，K2-18b可能是一顆巨大的巖石行星，表面翻滾著熾熱巖漿的“熔巖海洋”，擁有濃厚而稠密的氫大氣層。

那么，為什么科學(xué)家會(huì)認(rèn)為K2-18b上可能存在生命呢？這要?dú)w功于詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的重大發(fā)現(xiàn)。它在K2-18b的大氣中檢測到了兩種特殊的氣體：二甲基硫醚（DMS）和二甲基二硫醚（DMDS）。

但在我們地球上，這兩種氣體有著非常明確的“生物標(biāo)簽”，它們主要是由海洋中的微生物（比如浮游植物，細(xì)菌等）產(chǎn)生。

尤其是DMS，其濃度高得驚人，達(dá)到了百萬分之十的水平。這比我們地球海洋上空大氣中DMS的濃度要高出數(shù)千倍！如此異常高的濃度，出現(xiàn)在一顆位于宜居帶邊緣，環(huán)境尚未完全確定的遙遠(yuǎn)行星上，自然讓科學(xué)家們浮想聯(lián)翩。

會(huì)不會(huì)是K2-18b的海洋或大氣中，正活躍著某種微生物生命，持續(xù)產(chǎn)生著這些氣體呢？

99.7%怎么算的

另一個(gè)重要問題是，這個(gè)讓人心跳加速的“99.7%”是如何得出來的呢？這就要說到韋伯望遠(yuǎn)鏡的探測方式了。

當(dāng)K2-18b從其母恒星前面經(jīng)過時(shí)，恒星的一部分光會(huì)穿過它的大氣層。大氣里的各種分子都有不同的特質(zhì)，會(huì)吸收掉特定波長的光。韋伯望遠(yuǎn)鏡就是通過捕捉恒星發(fā)出的光穿過大氣后留下的光譜“指紋”。通過仔細(xì)分析后，推測出K2-18b的大氣層中的成分的。

當(dāng)然，任何精密的儀器都會(huì)存在誤差，怎么判斷探測到的信息是否準(zhǔn)確，排除誤差或宇宙背景里信號的干擾呢？這就要輪到統(tǒng)計(jì)學(xué)登場了。科學(xué)家們用了一個(gè)叫“西格瑪（σ）”專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來衡量結(jié)果的可靠程度。

這次探測到的DMS/DMDS信號，達(dá)到了“三西格瑪（3σ）”的水平。它表示觀測到的這個(gè)信號，由純粹的隨機(jī)誤差（比如儀器噪聲，宇宙背景干擾）造成的可能性只有0.3%。即，有99.7%的把握認(rèn)為這個(gè)信號是真實(shí)存在的，不是偶然的走運(yùn)或巧合。

0.3%概率有多小呢？這相當(dāng)于連續(xù)11次硬幣，結(jié)果全都是同一面朝上。雖然可能性很小，但也不排除發(fā)生的可能。

而科學(xué)家對于像“地外生命”這種級別的重大發(fā)現(xiàn)，在統(tǒng)計(jì)學(xué)說，有著更嚴(yán)格的門檻，必須要達(dá)到 “五西格瑪（5σ）”級別。即觀測結(jié)果由隨機(jī)誤差導(dǎo)致的概率要低到驚人的百萬分之一，有99.99994%的把握才行。

因此，科學(xué)家對于目前對K2-18b的探測結(jié)果，依然保持著謹(jǐn)慎的態(tài)度。但值得高興的是，這次的99.7%置信度相比18個(gè)月前同一團(tuán)隊(duì)68%的初步結(jié)果，已經(jīng)有了顯著提升。隨著后續(xù)更深入的分析和更多觀測數(shù)據(jù)的積累，科學(xué)家們有望獲得更確鑿的結(jié)論。

科學(xué)家的疑慮

目前科學(xué)家對K2-18b存在生命的判斷停留在99.7%的可信度，主要存在以下幾個(gè)關(guān)鍵疑問。

首先，探測到的DMS和DMDS氣體未必只能由生命活動(dòng)產(chǎn)生。就像地球上的火山噴發(fā)或閃電也能產(chǎn)生一些有機(jī)物一樣，K2-18b上的這些氣體分子，也可能來自彗星或其他天體撞擊，也可能來自大氣層中特殊的光化學(xué)反應(yīng)。

而且，實(shí)驗(yàn)室里科學(xué)家們已經(jīng)成功模擬出無需生命參與的DMS合成過程。因此，僅憑這兩種氣體就斷定存在外星微生物，證據(jù)還不夠充分。

其次，關(guān)于K2-18b的真實(shí)結(jié)構(gòu)，科學(xué)界仍在爭論不休。它可能像地球一樣擁有全球性海洋，也可能被熾熱的巖漿覆蓋，甚至可能更像一顆小型的氣態(tài)行星。這些截然不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)意味著完全不同的環(huán)境條件。

如果連最基本的液態(tài)水是否存在都無法確定，那么生命存在的假設(shè)就缺乏了最重要的基礎(chǔ)。

最后，觀測數(shù)據(jù)本身也存在爭議。劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)雖然聲稱探測到了DMS信號，但約翰斯·霍普金斯大學(xué)的另一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在分析相同數(shù)據(jù)時(shí)，卻未能復(fù)現(xiàn)這一發(fā)現(xiàn)。他們懷疑劍橋團(tuán)隊(duì)觀測到的可能是儀器噪聲或數(shù)據(jù)處理過程中產(chǎn)生的假信號。

韋伯望遠(yuǎn)鏡雖然強(qiáng)大無比，但在觀測K2-18b這樣遙遠(yuǎn)的系外行星時(shí)，特別是分析其稀薄的大氣成分時(shí)，技術(shù)難度極大。微弱的信號很容易淹沒在各種宇宙背景噪聲中。

正因如此，美國NASA的專家們一再強(qiáng)調(diào)：要最終確認(rèn)地外生命，單靠一個(gè)團(tuán)隊(duì)，一次觀測，一種生物標(biāo)志物是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。必須要有多個(gè)獨(dú)立團(tuán)隊(duì)用不同的方法反復(fù)驗(yàn)證，并且徹底排除掉所有可能的非生物成因機(jī)制。

結(jié)尾

99.7%的概率雖然令人振奮，卻仍不足以改寫教科書?？茖W(xué)史上不乏激動(dòng)人心的"發(fā)現(xiàn)"最終被證偽的案例，而這正是科學(xué)精神的體現(xiàn)，在歡呼之前，先保持懷疑和審慎。但不管結(jié)果如何，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)無疑將載入人類探索地外生命的史冊。

尋找外星生命不僅是技術(shù)挑戰(zhàn)，更是對人類認(rèn)知極限的考驗(yàn)?；蛟S終有一天，當(dāng)積累足夠證據(jù)時(shí)，我們將不得不面對一個(gè)震撼的事實(shí)：人類并非宇宙中唯一的生命。但在此之前，每個(gè)"可能"都需要經(jīng)受最嚴(yán)苛的檢驗(yàn)。這不僅是對科學(xué)負(fù)責(zé)，更是對文明的負(fù)責(zé)。