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在系外行星K2-18b上發現的可能存在生命的跡象——我們應該感到多麼興奮？
作者：伊恩•惠特克 (Ian Whittaker)，《對話》
發佈日期：2024年5月7日
|最後更新於2024年5月8日
https://www.astronomy.com/science/possible-hints-of-life-found-on-exoplanet-k2-18b-how-excited-should-we-be/
編者註：這篇關於K2-18b的文章於2023年9月首次發表在《對話》上。根據《倫敦時報》報道，美國太空總署的詹姆斯韋伯太空望遠鏡將於2024年4月進一步調查這顆系外行星。
詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)的數據顯示，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。這顆行星被命名為
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。還有一顆K2-18c——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，但我們無法捕捉到行星的直接影像。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。這與我們在地球上接收到的1.36
kW入射光類似。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，入射光的計算並沒有考慮到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顯示出水蒸氣的跡象，顯示其表面可能存在液態水。目前人們認為星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。現在我們收到報告稱，JWST
已識別出大氣中的二氧化碳、甲烷以及可能的化合物二甲硫醚(DMS)。DMS的初步檢測意義重大，因為它僅在地球上由藻類產生。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
，然後可以對其進行識別。
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到它。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
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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。尋找其中任何一種就相當於將50種（可能更多）不同數量的彩色食用染料倒入玻璃杯中，然後嘗試確定其中存在多少特定顏色。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——使分析更加複雜。
僅僅幾年前，人們對金星上是否存在生命的興趣激增
，因為觀測顯示存在可由微生物產生的磷化氫氣體。
然而，這項發現後來被多項研究成功反駁。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，那麼就很容易理解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，他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。
詹姆斯韋伯太空望遠鏡的力量不僅在於產生令人難以置信的圖片，還在於提供有關天體本身的更詳細和準確的數據。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。
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