在遙遠的星球上發現了可能的生命跡象？ 我們該有多興奮？

數據來自詹姆斯韋伯太空望遠鏡（JWST）表明，獅子座恆星周圍的一顆系外行星具有一些與地球上的生物體相關的化學標記。 但這些都是模糊的跡象。 那麼這顆系外行星存在外星生命的可能性有多大呢？

系外行星是圍繞著太陽以外的恆星運行的世界。 所討論的行星被命名為K2-18b。 它之所以如此命名，是因為它是第一顆被發現繞著紅矮星 K2-18 運行的行星。 還有K2-18c嗎？ 第二顆被發現的行星。 這顆恆星本身比太陽更暗、更冷，這意味著，為了獲得與地球上相同水平的光，行星需要比我們距離恆星更近。

這個系統距離我們大約 124 光年，從天文學角度來看，這已經很接近了。 那麼這顆系外行星上的情況又是什麼樣的呢？ 這是一個很難回答的問題。 我們有足夠強大的望遠鏡和技術來告訴我們恆星是什麼樣子，以及系外行星有多遠，但我們無法直接捕捉到行星的圖像。 不過，我們可以解決一些基礎問題。

計算出有多少光照射到 K2-18b 對於評估這顆行星有生命的潛力非常重要。 K2-18b 的軌道比地球更靠近恆星：它的距離大約是地球到太陽距離的 16%。 我們需要的另一個測量是恆星的功率輸出：它每秒輻射的能量總量。 K2-18的功率輸出是太陽的2.3%。

透過幾何學，我們可以計算出 K2-18b 每平方公尺接收約 1.22 千瓦 (kW) 的太陽能。這很相似相當於我們在地球上接收到的 1.36 kW 的入射光。 儘管來自 K2-18 的能量較少，但由於行星距離較近，因此能量趨於平衡。 到目前為止，一切都很好。 然而，入射光計算並未考慮雲層或行星表面的反射程度。

當我們考慮其他行​​星上的生命時，一個流行的術語是宜居帶，這意味著在平均表面溫度下，水將處於液態？ 因為這種條件被認為是生命所必需的。 2019年，哈伯太空望遠鏡確定K2-18b顯示出水蒸氣，顯示地表存在液態水。 目前人們認為地球上存在著大片海洋。

這在當時引起了一陣興奮，但在沒有進一步證據的情況下，這只是一個有趣的結果。 現在我們有報導稱，JWST 已識別出二氧化碳、甲烷和？ 可能嗎？ 化合物二甲硫醚（DMS）在大氣層中。 DMS 的初步檢測意義重大，因為它僅在地球上由藻類。 目前我們還不知道如果沒有生命形式，它是不可能自然產生的。

K2-18b 上有生命嗎？

所有這些跡像似乎都表明K2-18b可能是尋找外星生命的地方。 然而，事情並不那麼簡單，因為我們不知道結果有多準確。 用於確定係外行星大氣層中物質的方法涉及來自不同來源（通常是恆星或星系）的光穿過大氣層邊緣，然後由我們觀察到。 任何化合物都會吸收特定波長的光然後就可以辨識。

想像一下透過玻璃杯觀察燈泡。 當空的時候你可以完美地看穿它。 如果你把它裝滿水，你仍然可以看得很清楚，但有一些光學效應和著色，相當於太空中的氫氣和塵埃雲。 現在想像一下您倒入紅色食用染料？ 這可能相當於行星大氣中的主要化學成分。

但大多數大氣是由許多化學物質組成的。 尋找其中任何一個都相當於倒 50 個？ 可能還有更多？ 將不同量的彩色食用染料倒入玻璃杯中，並嘗試確定某種特定顏色的含量。 這是一項極其困難的任務，存在著很大的主觀評估和錯誤空間。 此外，穿過大氣層的光包含恆星化學成分的訊號？ 使分析進一步複雜化。

就在幾年前，人們對它的興趣激增金星上是否有生命，因為觀察結果顯示存在可由微生物產生的磷化氫氣體。

但這項發現後來被成功駁斥多項研究。 如果從天文學角度來說，隔壁行星的大氣層中的物質可能令人困惑，那麼很容易看出為什麼分析距離遠很多倍的行星是一項艱鉅的任務。

我們可以從中得到什麼？

系外行星 K2-18b 上存在生命的可能性很低，但並非不可能。 這些結果可能不會改變任何人對外星生命的看法或信念。 相反，它們確實展示了探索不屬於我們自己的世界並找到更多資訊的先進能力。

JWST 的力量不僅在於製作令人難以置信的照片，還在於提供更詳細以及有關天體本身的準確數據。 了解哪些系外行星存在水，哪些不存在水可以提供有關地球如何形成的資訊。

研究氣態巨型系外行星的大氣層可以為太陽系中類似世界（例如木星和土星）的研究提供資訊。 確定二氧化碳的水平可以顯示極端的溫室效應可能如何影響地球。 這是研究行星大氣成分的真正力量。

伊恩·惠特克，物理學高級講師，諾丁漢特倫特大學

本文轉載自對話根據知識共享許可。 閱讀來源文章。