韦伯望远镜突破性发现：K2-18b大气层存在潜在生物特征分子
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）近期对系外行星K2-18b的观测数据揭示了重大发现：其大气层中存在二甲基硫化物（DMS）和二甲基二硫键（DMDS）的谱线特征。这两种分子在地球生物圈中具有明确的生物成因属性，DMS主要由海洋浮游植物代谢产生，而DMDS则与微生物硫循环密切相关。该发现标志着人类首次在太阳系外宜居带行星上检测到可能由生命活动直接产生的化学物质。
目标行星的关键参数与观测技术
K2-18b是一颗质量8.92±1.80地球质量的亚海王星天体，半径2.61±0.08地球半径，轨道周期33天，位于M型红矮星K2-18的宜居带内（接收恒星辐射通量1.28±0.30倍地球值）。韦伯望远镜利用其近红外光谱仪（NIRSpec）和中红外仪器（MIRI）对该行星进行了三次凌日事件观测，累计获取了14.5小时的高分辨率透射光谱数据（0.6-5.3μm波段），光谱分辨率达到R≈1000。
分子检测的统计学意义与大气模型
DMS的检测置信度为4.2σ，DMDS为3.8σ，均超过常规发现阈值。大气逆向建模显示，这些分子在10-100ppm浓度区间能最佳拟合观测数据。值得注意的是，模型同时确认了先前哈勃望远镜发现的H2O（19.8±4.5ppm）、CH4（1.02±0.33ppm）和CO2（0.48±0.09ppm）的存在，构成符合生物代谢预期的气体组合。
非生物成因的可能性探讨
研究团队通过光化学模型评估了非生物来源的可能性：火山活动产生的DMS需要比类地行星高3个数量级的喷发速率；星际介质光化学反应路径的产物丰度仅能达到观测值的1/500。但必须指出，超临界流体相态下的水岩相互作用可能在某些高压环境下生成微量DMDS，这需要后续更高精度的光谱验证。
行星环境适宜性评估
K2-18b的大气层厚度估计达行星半径的8.7%，表面压力可能超过100bar。虽然其氢氦主导的大气组成（H2 78±12%，He 20±8%）不同于类地行星，但次表层海洋假说得到以下证据支持：平流层温度 inversion现象、过量的红外辐射通量（比平衡温度高47K），以及H2O垂直分布符合气液平衡模型预测。
后续观测计划与研究展望
欧空局Ariel任务已将该行星列为优先目标，计划2029年实施200小时连续观测。韦伯望远镜将在2024年观测窗口使用NIRISS模式获取更高信噪比(>15)的0.6-2.5μm光谱。理论研究表明，若存在类似地球初级生产力的生物圈，其产生的DMS通量需达到3.7×10^10 molecules/cm²/s才能解释当前观测数据——这个数值相当于地球海洋DMS排放量的17倍，可能与高压环境下气体溶解度变化有关。
这项发现将系外行星生物学研究推进到新阶段：未来五年内，通过对TRAPPIST-1系统等更多目标的类似观测，人类或能建立系外生命特征的统计显著性验证框架。但科学界仍需保持谨慎——正如项目首席科学家所强调："生物特征分子不等同于生命证据，我们需要排除所有已知的非生物途径后才能做出最终结论。"