有多少证据可以证实外星人的存在？

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克里斯·英佩：探测到地球以外的生命将是科学史上最意义深远的发现之一。仅银河系就拥有数亿颗潜在宜居行星。天文学家正在利用强大的太空望远镜，在这些与地球最相似的行星的大气中寻找生物的分子指标。

但迄今为止，地球以外尚未发现任何生命存在的确凿证据。2025年4月发表的一篇论文声称在K2-18b行星的大气中发现了生命迹象。

虽然这一发现引人入胜，但大多数天文学家——包括该论文的作者——尚未准备好宣称这意味着外星生命的存在。发现生命将是一个非凡的进展。

天文学家卡尔·萨根曾说过：“非凡的主张需要非凡的证据。”这句话用来形容寻找外星生命。这句话传达了这样一种理念：支持非凡主张的证据门槛应该很高。

我是一位天文学家，写了一本关于天体生物学的书。在我的职业生涯中，我见证了一些令人瞩目的科学发现。但要达到发现地球以外生命的门槛，研究结果需要符合几个重要的标准。

什么时候结果是重要且可靠的？

一项科学成果若要代表真正的发现，且不受不确定性和质疑，必须满足三个标准。K2-18b 上存在生命的说法又如何呢？

首先，实验需要测量一个有意义且重要的量。研究人员利用詹姆斯·韦伯太空望远镜观测了K2-18b的大气，发现了一个光谱特征，他们将其鉴定为二甲基硫醚。

在地球上，二甲基硫醚与生物体息息相关，尤其是海洋中的细菌和浮游生物。然而，它也可能通过其他方式产生，因此这种单一分子并非生命存在的确凿证据。

其次，探测信号必须足够强。每个探测器都会受到电子随机运动产生的噪声的影响。信号必须足够强，才能降低偶然由这些噪声产生的概率。

K2-18b 检测的显著性为 3-sigma，这意味着它偶然发生的概率为 0.3%。

这听起来很低，但大多数科学家会认为这是一种微弱的检测。许多分子都可能在同一光谱范围内产生特征。

科学探测的“黄金标准”是5西格玛（5-sigma），这意味着偶然发现的概率小于0.00006%。例如，欧洲核子研究中心的物理学家们耐心收集了两年的数据，最终以5西格玛（5-sigma）的精度探测到了希格斯玻色子，并于一年后的2013年获得了诺贝尔奖。

第三，结果需要可重复。当结果能够重复时，才被认为是可靠的——理想情况下，能够得到其他研究人员的证实，或使用其他仪器进行确认。

对于 K2-18b 来说，这可能意味着检测其他指示生物的分子，例如该行星大气中的氧气。

k2-18b-行星

由于缺乏更多更准确的数据，大多数研究人员对K2-18b行星上存在生命的说法持怀疑态度。图片来源：A. Smith/N. Madhusudhan（剑桥大学）

火星上存在生命的说法

过去，一些科学家声称在离我们更近的火星上发现了生命。

一个多世纪前，退休的波士顿商人、后来成为天文学家的珀西瓦尔·洛厄尔声称，他在火星表面看到的线状特征是运河，是由一个垂死的文明建造的，用于将水从两极输送到赤道。火星上的人工水道无疑是一项重大发现，但这个例子未能满足另外两个标准：确凿的证据和可重复性。

洛厄尔被他的目视观察误导了，他只是一厢情愿。没有其他天文学家能够证实他的发现。

1996 年，美国宇航局召开了一次新闻发布会，一组科学家展示了火星陨石 ALH 84001 中存在生物的证据。他们的证据包括一张令人回味的图像，似乎显示了陨石中存在微化石。

然而，科学家们对这颗陨石的异常特征提出了一些与生物学无关的解释。这一奇特的说法已经不攻自破。

最近，天文学家在火星大气中探测到低浓度的甲烷。与二甲基硫醚和氧气一样，地球上的甲烷主要（但并非唯一）由生命产生。火星表面的不同航天器和探测器返回了相互矛盾的结果，其中一个航天器的探测结果与另一个航天器的探测结果不一致。

火星上甲烷含量低且变化无常的原因仍然是个谜。由于缺乏确凿证据证明如此低的甲烷含量源自生物，因此没有人声称火星上存在生命的确凿证据。

先进文明的主张

在火星或系外行星上发现微生物生命将会非常引人注目，但发现外星文明才是真正壮观的。

搜寻地外文明（SETI）的行动已经进行了75年。迄今为止，它从未收到过任何信息，但在1977年，俄亥俄州的一架射电望远镜探测到一个仅持续了一分钟的强信号。

这个信号如此不同寻常，以至于一位在望远镜前工作的天文学家在打印输出上写下了“哇！”（Wow!），并以此命名该信号。可惜的是，此后再也没有在天空的这一区域探测到类似的信号，因此“哇！”信号未能达到可重复性的标准。

2017年，一颗名为“奥陌陌”（Oumuamua）的岩石状雪茄状天体成为首个已知造访太阳系的星际天体。“奥陌陌”奇特的形状和轨迹曾让哈佛大学天文学家阿维·勒布（Avi Loeb）认为它是外星生物。然而，该天体已经离开太阳系，天文学家已无机会再次观测到它。一些研究人员收集到的证据表明，它只是一颗彗星。

尽管许多科学家认为我们并不孤单，考虑到地球以外有大量可居住的空间，但没有一项探测能够达到卡尔·萨根所阐明的门槛。

关于宇宙的主张

这些标准同样适用于对整个宇宙的研究。宇宙学中一个特别值得关注的事实是，与行星的情况不同，只有一个宇宙可供研究。

一个警示性的故事来自试图证明宇宙在大爆炸后几分之一秒内经历了一段极其快速的膨胀时期的尝试。宇宙学家称之为“膨胀”，并用它来解释宇宙为何现在变得光滑平坦。

2014年，天文学家声称在宇宙大爆炸后残留的微波微弱信号中发现了暴胀的证据。然而，不到一年，该团队就撤回了这一结果，因为该信号有一个很普通的解释：他们把我们银河系中的尘埃与暴胀的迹象混淆了。

另一方面，宇宙加速膨胀的发现彰显了科学方法的成功。1929年，天文学家埃德温·哈勃发现宇宙正在膨胀。1998年，又有证据表明宇宙膨胀正在加速。这一结果令物理学家们大吃一惊。

两个研究小组分别利用超新星来追踪宇宙膨胀。他们彼此竞争，使用了不同的超新星样本，却得到了相同的结果。独立的佐证增强了他们对宇宙正在加速膨胀的信心。他们将这种加速膨胀背后的力量称为暗能量，并于2011年因这一发现获得了诺贝尔奖。

无论规模大小，天文学家在宣称一项发现之前都试图设定高证据标准。