K2-18b 的 3.4σ：124 光年外，和三年没排掉的质疑

2025 年 4 月，剑桥大学的一个团队召开线上研讨会，屏幕上放出一条几乎水平的红线，中间有一个很浅的凹陷。他们说，这个凹陷是 124 光年外一颗行星大气里二甲基硫醚的吸收特征。一行几乎看不出来的凹陷，成了三年争论的起点。

同一个月，几位不在这个团队里的天文学家，用同一批数据的另一种统计处理方式，得到了另一个结论：那个凹陷可能只是噪声。三年过去，两边都没有让步，而这颗行星仍然只是一个候选。

一颗 8.6 倍地球质量的星球，先别急着叫它地球

K2-18b 在狮子座，2015 年由开普勒望远镜的 K2 任务发现。质量约地球的 8.6 倍，半径约 2.6 倍，落在恒星的宜居带里。这三个数字凑在一起，说明它既不是地球这样的岩石行星，也不是木星那样的气态巨行星，而是太阳系里没有对应物的一类：亚海王星。没有对应物，意味着没有现成的模板可以套。

剑桥团队提出的解释叫「氢海行星」：一层富氢大气之下，是一片全球性的液态水海洋。这个模型最迷人的地方，也正好是它最脆弱的地方——它没办法被直接验证。望远镜看到的只有穿过大气的那一层薄薄的光。

3.4σ 是怎么算出来的

方法是凌星光谱：行星从恒星前面经过时，一小部分星光穿过它的大气层，特定分子会吸收特定波长，于是光谱上留下凹陷。凹陷有多深，对应那种分子有多少。这套方法本身没有争议，争议在于凹陷到底有多深、以及它是不是真的。方法本身没有争议，争议全在判读。

2023 年，团队用韦布望远镜的近红外数据，首次报告了二甲基硫醚（DMS）的迹象，置信度约 2.4σ。2025 年 4 月，他们换用中红外仪器、更长波段的数据，把置信度提到 3.4σ，并估算 DMS 与二甲基二硫醚（DMDS）的浓度可能超过百万分之十，是地球大气同类物质浓度的数千倍。3σ 是天文学界公认的「可以报告」的底线，5σ 才是「可以确认」的门槛。

在这颗行星上，DMS 之所以被看重，是因为地球上它几乎只由海洋浮游植物产生。如果一颗行星的大气里有一层浓度远超地球的 DMS，而它又来自生物，那会是人类第一次在太阳系外找到生命的化学痕迹。整条推理的关键，全压在「而它又来自生物」这半句上。

证据与质疑，并列放

环节	支持方	质疑方
信号是否存在	中红外数据给出 3.4σ，偶然概率约 0.3%	换统计模型与仪器偏置处理后，信号不达探测阈值
是否为生物来源	地球观测中无已知非生物大量生成路径	实验室已在还原性大气中合成 DMS；欧空局在彗星上也探测到 DMS
行星是否宜居	位于宜居带，光谱与氢海行星预测相符	更可能是一颗无实体表面的气态行星，氢海模型本身未被验证
历史记录	甲烷与二氧化碳的确认是扎实的	2019 年的「水蒸气」后来被普遍认为是甲烷，同类误判已有先例

质疑一：那个凹陷，可能只是统计波动

最早公开提出异议的是约翰斯·霍普金斯大学的斯蒂芬·施密特，他重新分析 2023 年的数据，没有找到生物标志分子的证据。更值得注意的是随后的一项新工作：加州理工的胡仁宇与 Madhusudhan 团队合作，用韦布望远镜的近红外相机做了新的观测，换了几个不同的大气模型去拟合。这一步的意思是：换一批数据、换一组模型，再看结论站不站得住。

结果是：含 DMS 的模型有时比不含的拟合得略好，但并非总是如此；在任何一组模型下，统计证据都没有达到「探测」的阈值。论文公布在 arXiv，尚未经过同行评审。胡仁宇的说法很克制：这种对模型的依赖性，恰恰说明即便信号存在，也非常微弱。他没有说信号不存在，他说的是「不足以称为探测」。

Madhusudhan 的回应是方法论层面的：他认为把新数据与 2023 年的近红外结果比较，比与中红外的结果比较更合理，按这个比较方式，证据会更强。这场争论的第一层，其实是「该跟哪一批数据比」。

质疑二：DMS 不再是「只有生命能造」

这一层的杀伤力比统计争议更大。DMS 之所以被当作生物标志分子，前提是自然界没有大量非生物生成路径。这个前提在过去两年被削掉了两块：实验室在还原性大气条件下用化学反应合成了 DMS；欧空局的探测在彗星上找到了 DMS。只要存在一条非生物路径，生物标志这个身份就不再成立。

牛津大学的 Jake Taylor 评价那篇新论文时说，这些模型似乎排除了 DMS 作为专属生物特征的可能性。科罗拉多大学博尔德分校的化学家 Eleonore Brown 的说法更直接：我们对这类大气层的化学性质了解得太少。「专属生物特征」这个词正在被逐个取消资格，这比任何一次单独的反驳都更具结构性。

质疑三：那颗行星也许根本没有海

最底层的问题在行星本身。K2-18b 半径是地球的 2.6 倍，这个尺寸的行星在太阳系里没有样本。要判断它有没有实体表面，需要知道内部结构，而内部结构无法从光谱直接读出。看不见内部，就只能靠大气反推，而反推的每一步都带着假设。

2025 年《美国科学院院刊》的一篇综述把 K2-18b 的 DMS 报告作为案例，逐条对照生物标志气体的三条关键标准，结论是三项都没通过：探测不稳健、统计不显著、且对仪器偏置敏感；归属也可能错误，因为其他含硫气体的谱线位置相近。文章还提醒，2019 年那次「探测到水」的教训就在眼前——后来被确认是甲烷。同一个团队、同一颗行星、同一种方法，第二次踩进同一个坑的概率不低。

时间线：十一年，三次「可能」

2015 年，开普勒 K2 任务发现 K2-18b，落在宜居带。
2019 年，两个团队用哈勃数据报告大气富含水蒸气，后被广泛认为应为甲烷。
2023 年，韦布数据确认甲烷与二氧化碳，首次提出 DMS 迹象，约 2.4σ。
2025 年 4 月，更长波段数据把置信度提到 3.4σ，团队称其为「最有力的证据」。
2025 年下半年，多组独立重分析未能复现，加州理工团队的新观测未达阈值。
2026 年 11 月，仍未确认，也未排除。下一步是 16 至 24 小时的后续观测。

要注意的是，第 2 条不是笑柄，它是这类工作的常态：一颗 124 光年外、被恒星光芒淹没的行星，其大气信号只占总体亮度的万分之一量级，任何一次判读都游走在仪器的极限上。错判的成本低，漏判的成本高，所以这个领域习惯先报告、再证伪。

现状：一个明确的「仍未确认」

截至目前可以确定的是三件事：K2-18b 有富氢大气，含甲烷和二氧化碳；它的光谱里有一个与含硫分子相容的微弱特征；这个特征的统计显著性与来源归属都还存在争议。不确定的是最要紧的那一件：那里有没有生命。

团队希望通过 16 至 24 小时的额外观测把置信度推到 5σ，但威斯康星大学麦迪逊分校的 Thomas Beatty 提醒，大气层相对于行星，比例大约相当于苹果皮相对于苹果；也有研究者认为，在现有噪声水平下，5σ 可能从根本上达不到。麻省理工的 Sara Seager 判断，这类目标可能长期停留在「候选」名单上，问题也许永远无法彻底解决。「永远无法确认」不是失败，是这个学科当前的分辨率上限。