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系外行星K2-18b可能拥有一个水海洋。资料来源：NASA，CSA，ESA，J. Olmsted（STScI），科学：N. Madhusudhan（剑桥大学）
詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的数据显示，狮子座恒星周围的系外行星具有一些化学标记，这些标记在地球上与生物体有关。但这些都是模糊的迹象。那么，这颗系外行星拥有外星生命的可能性有多大呢？
系外行星是围绕太阳以外的恒星运行的世界。这颗行星被命名为K2-18b。它之所以如此命名，是因为它是第一颗被发现围绕红矮星K2-18运行的行星。还有一颗K2-18c——第二颗被发现的行星。恒星本身比太阳更暗，更冷，这意味着，为了获得与地球上相同水平的光，这颗行星需要比我们更接近它的恒星。
该系统距离我们大约124光年，在天文学上是接近的。那么这颗系外行星的条件是怎样的呢？这是一个很难回答的问题。我们有足够强大的望远镜和技术来告诉我们恒星是什么样的，以及系外行星有多远，但我们无法捕捉到行星的直接图像。但是，我们可以解决一些基础知识。
计算出有多少光照射到K2-18b对于评估地球的生命潜力非常重要。K2-18b的轨道比地球更接近恒星：它大约是地球到太阳距离的16%。我们需要的另一个测量是恒星的功率输出：它每秒辐射的总能量。K2-18的功率输出是太阳的2.3%。
艺术家对詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的印象。资料来源：美国宇航局
使用几何学，我们可以计算出K2-18b每平方米接收约1.22千瓦（kW）的太阳能。这类似于我们在地球上接收到的1.36千瓦入射光。虽然来自K2-18的能量较少，但由于地球更近，它趋于平衡。目前为止，一切都好。然而，入射光的计算没有考虑云或行星表面的反射程度。
当我们考虑其他行星上的生命时，一个流行的术语是宜居带，这意味着在平均表面温度下，水将处于液态 - 因为这种情况被认为对生命至关重要。2019年，哈勃太空望远镜确定K2-18b显示出水蒸气的迹象，这表明表面将存在液态水。目前认为地球上有大洋。
这在当时引起了一阵兴奋的涟漪，但没有进一步的证据，这只是一个有趣的结果。现在我们有报道称，JWST已经确定了大气中的二氧化碳，甲烷和可能的化合物二甲基硫醚（DMS）。DMS的初步检测意义重大，因为它仅由藻类在地球上产生。我们目前知道，如果没有生命形式，它不可能自然产生。
系外行星大气成分可能看起来如何的假设示例。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Joseph Olmsted （STScI）
K2-18b上有生命吗？
所有这些迹象似乎都表明，K2-18b可能是寻找外星生命的地方。然而，这并不像那么简单，因为我们不知道结果有多准确。用于确定系外行星大气层中存在的方法涉及来自不同来源（通常是恒星或星系）的光穿过大气层边缘，然后由我们观察到。任何化合物都会吸收特定波长的光，然后可以识别这些波长。
想象一下，它就像透过玻璃杯看灯泡一样。空的时，您可以完美地看穿它。如果你把它装满水，你仍然可以很好地透视，但有一些光学效应和着色，相当于太空中的氢和尘埃云。现在想象一下，你倒入红色食用染料——这可能相当于行星大气中的主要化学成分。
但大多数大气都是由许多化学物质组成的。相当于寻找其中任何一个，就像将50种（可能更多）不同数量的彩色食用染料倒入您的玻璃杯中，并试图确定一种特定颜色的含量。这是一项非常困难的任务，有足够的空间进行主观评估和错误。此外，穿过大气层的光包含恒星化学成分的信号 - 进一步使分析复杂化。
就在几年前，人们对金星上是否存在生命的兴趣激增，因为观测表明存在磷化氢气体，这种气体可以由微生物产生。
K2-18b大气的化学成分。图片来源：NASA，CSA，ESA，R. Crawford（STScI），J. Olmsted（STScI），科学：N. Madhusudhan（剑桥大学）
图片来源：NASA、ESA、CSA、STSci、Klaus Pontoppidan （STScI）
然而，这一发现后来被几项研究成功驳斥。如果用天文学术语来说，对隔壁行星大气层中的内容存在混淆，那么很容易理解为什么分析距离地球许多倍的行星是一项艰巨的任务。
我们能从中得到什么？
系外行星K2-18b上生命的机会很低，但并非不可能。这些结果可能不会改变任何人对外星生命的看法或信念。相反，他们确实展示了观察不属于我们自己的世界并找到更多信息的先进能力。
JWST的力量不仅在于产生令人难以置信的图片，还在于提供有关天体本身的更详细和准确的数据。了解哪些系外行星拥有水，哪些没有，可以提供关于地球如何形成的信息。
研究气态巨行星系外行星的大气可以为研究太阳系中的类似世界提供信息，例如木星和土星。确定二氧化碳水平表明极端温室效应如何影响地球。这就是研究行星大气组成的真正力量。
本文根据知识共享许可从The Conversation重新发布。阅读原文。
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原标题：《124光年之外星球上发现生命的可能迹象。我们应该有多兴奋？》
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