外星生命存在的证据？其他星球上的生物特征可能具有误导性

艺术家对系外行星 K2-18b 的印象

我们是否是宇宙中唯一的生命，是科学界最大的疑问之一。

剑桥大学天体物理学家尼库·马杜苏丹（Nikku Madhusudhan）最近领导的一项研究表明，答案可能是否定的。该研究基于美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测，指出距离地球124光年的遥远系外行星K2-18b上存在外星生命。

研究人员在该行星大气中发现了一种名为二甲基硫醚（DMS）的化学物质的有力证据。在地球上，DMS仅由生物体产生，因此它似乎是生命存在的有力迹象，或称“生物特征”。

虽然这项新发现成为头条新闻，但回顾天体生物学的历史，我们发现过去类似的发现也并无定论。这个问题在一定程度上是理论上的：科学家和哲学家仍然没有对生命的确切定义达成共识。

仔细观察

与绕地球运行的老式哈勃望远镜不同，美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜位于绕太阳运行的轨道上。这使得它能够更好地观察深空物体。

当遥远的系外行星经过其主恒星前方时，天文学家可以根据它们在探测到的光中留下的波长推断出其大气中的化学物质。

由于这些读数的精度可能存在差异，科学家会估算其结果的误差幅度，以排除随机因素。最近对K2-18b的研究发现，读数偶然发生的概率仅为0.3%，这让研究人员对DMS的检测充满信心。

在地球上，DMS 仅由生命产生，主要是水生浮游植物。这使得它成为一个有说服力的生物特征。

这一发现与科学家们此前对K2-18b的推测相符。K2-18b被认为是一颗“Hycean”（氢）星球（由“氢”和“海洋”组合而成），据信拥有富含氢的大气层和覆盖液态水的表​​面。这些条件有利于生命存在。

那么这是否意味着 K2-18b 的海洋中充满了外星微生物？

一些专家则不那么肯定。行星科学家克里斯托弗·格莱恩在接受《纽约时报》采访时表示，他怀疑这项研究是否真的有“确凿的证据”。过去的经验告诉我们，在天体生物学领域，不确定的发现是常态。

我们不知道的生活

天体生物学起源于试图解释我们星球上的生命是如何起源的。

20 世纪 50 年代初，米勒-尤里实验表明，电流可以根据对地球最早的海洋（有时被称为“原始汤”）化学成分的最佳猜测重建，产生有机化合物。

尽管该实验并未真正揭示生命最初是如何进化的，但它为天体生物学提供了研究外星世界化学性质的框架。

1975年，首批火星着陆器——海盗1号和海盗2号——对收集到的火星土壤样本进行了实验。在一项实验中，添加到土壤样本中的营养物质似乎产生了二氧化碳，这表明微生物正在消化这些营养物质。

最初的兴奋很快就消散了，因为其他测试未能检测到土壤中的有机化合物。后来的研究发现了二氧化碳的非生物学解释。

一种解释指向火星上一种名为高氯酸盐的矿物。高氯酸盐与宇宙射线的相互作用可能导致了类似于海盗号试验观测到的化学反应。

对着陆器仪器在地球上受到污染的担忧也带来了不确定性。

1996年，美国国家航空航天局（NASA）的一个团队宣布，在南极洲发现的一块火星陨石中存在过去外星生命的迹象。样本ALH84001显示出有机碳氢化合物的证据，以及排列方式独特的磁铁矿晶体，这种晶体只有在地球上生物才能产生。

更具启发性的是岩石中类似细菌化石的小型圆形结构。然而，进一步的分析再次令人失望。磁铁矿颗粒和碳氢化合物的发现并非生物原因，而细菌化石则被认为太小，无法支持生命存在。

最近的类似发现——2020年声称在金星上发现了磷化氢气体——也仍然存在争议。磷化氢被认为是一种生物特征，因为在地球上，它是由低氧环境中的细菌生命产生的，尤其是在动物的消化道中。一些天文学家声称探测到的磷化氢信号太弱，或者可能归因于无机产生的硫化合物。

每次发现生物特征时，生物学家都会面临生命与非生命之间模糊的区别，以及将地球生命特征推断到外星环境的困难。

著名科学哲学家卡罗尔·克莱兰将此称为寻找“我们不知道的生命”的问题。

超越化学

我们对地球上生命起源的了解仍然非常有限。这使得我们很难预测火星或K2-18b上可能存在的原始生命形式。

目前尚不确定这些生命形式是否与地球生命有任何相似之处。外星生命可能以令人惊讶且难以辨认的方式出现：地球上的生命以碳为基础，由细胞组成，并依赖于DNA等自我复制的分子，而外星生命形式则可能利用完全陌生的物质和结构来实现同样的功能。

我们对 K2-18b 环境条件的了解也有限，因此很难想象 Hycean 生物需要什么样的适应能力才能在那里生存。

看来，源自地球生命的化学生物特征可能是一种误导。

生物学哲学家认为，生命的普遍定义需要超越化学范畴。一种观点认为，生命的定义在于其组织结构，而非构成它的化学物质清单：生物体体现了一种自组织结构，能够自主地生产自身组成部分，维持新陈代谢，并维持将内部与外部分隔开的边界或膜。

一些科学哲学家认为这样的定义过于不精确。但在我自己的研究中，我认为这种普遍性是一种优势：它有助于保持我们的理论的灵活性，并适用于新的情境。

K2-18b 或许是识别地外生命的一个有希望的候选者。然而，对 DMS 等生物特征的兴奋掩盖了更深层次的理论问题，这些问题同样亟待解决。

在遥远陌生的环境中，新生命形式可能无法像我们预期的那样被探测到。哲学家和科学家必须共同努力，对生命过程进行非还原性的描述，这样当我们偶然发现外星生命时，才不会错过。