DMS：寻找外星生命的关键线索

2023年9月，剑桥大学Nikku Madhusudhan教授团队在《天体物理学杂志快报》上发表的一项研究震惊了全球科学界——詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在K2-18b的大气中发现了二甲基硫醚（DMS，化学式(CH₃)₂S）的信号。在地球上，DMS几乎完全由海洋浮游植物和微生物产生，这使得它成为天文学家寻找外星生命时最渴望探测到的生物标志物之一。

什么是DMS？

二甲基硫醚是一种含有硫元素的有机分子，是地球生物硫循环中的关键化合物。在地球的海洋中，浮游植物（如颗石藻和蓝藻）会从二甲基巯基丙酸盐（DMSP）中产生DMS，这种机制可能作为渗透调节或抗氧化防御功能。每年，地球海洋向大气中释放约2000万吨DMS气体。

DMS为何如此重要？因为在地质时间尺度上，产生DMS的生物过程是地球上最古老的生命活动之一。浮游植物在海洋中已经存在了数十亿年，DMS的产生是一个与生命活动密切相关的生物化学过程。目前尚未发现任何已知的非生物地质或化学过程能够在地球环境中大规模产生DMS。

韦伯看到了什么？

Madhusudhan团队的韦伯观测使用了近红外光谱仪（NIRSpec）和中红外仪器（MIRI）。在分析透射光谱数据时，研究团队发现在约3.4微米和约7.8微米波长处出现了与DMS吸收特征一致的信号。这些特征在考虑了噪声模型后仍然显著，统计置信度约为3个标准差——这意味着信号来自DMS的可能性约为99.7%。

研究团队在论文中特别强调，虽然目前最好的解释是DMS，但也不能完全排除其他分子的可能性。某些含硫化合物、烃类或一氧化碳在特定条件下可能产生相似的光谱特征。团队使用了包括正向模型和反演算法在内的多种方法，对数据进行了严格分析。

意味着什么？

如果DMS信号得到确证，这将是人类在寻找地外生命征途中迈出的最重大一步。迪斯科——但这并不意味着我们直接发现了外星生命。DMS只是可能的生物标志物，就像"烟雾"可能暗示"火"的存在，但烟雾本身并不是火。

科学家们正在积极研究DMS在K2-18b上的可能产生机制。与地球不同，K2-18b大气中富含氢，表面可能是全球性的液态水海洋（hycean行星模型）。在这种环境中，如果有微生物能在高二氧化碳、低氧、高压和温暖的水体中生存，它们可能会产生类似地球浮游植物的DMS。

然而，天体化学家也在探索非生物产生DMS的可能性。例如，紫外线辐射或闪电能否在还原性大气中驱动DMS的产生？至少到目前为止，现有的理论化学模型表明，在红矮星周围的高能辐射环境下，非生物产生可探测量级DMS的难度很大。这增加了DMS信号作为生物指示的可信度。