外星生命信号如何分辨？新方法看分子排列

IT之家 5 月 14 日消息，研究人员或许刚刚发现了一种寻找外星生命的全新方法，该方法基于这样一种观点：不仅生物特征的种类至关重要，其组合排布方式同样关键。

加州大学河滨分校的法比安・克伦纳向 Space.com 表示：“我们的研究方法有望大幅提升生命搜寻的效率。若某一分子组合不具备生命特有的排布特征，便可将其列为低优先级探测目标。”

我们来拆解一下这一核心理念。首先需要明确的是，生命会利用并产生一系列具有生物利用价值的物质，例如氨基酸、多肽、蛋白质、脂肪酸等。因此这类化合物被视作潜在的生物特征信号，倘若我们在其他星球上发现这类物质，它们极有可能是由生命活动过程所产生（至少符合我们已知的生命形式特征）。

但这类化合物并非生命专属，与生物活动毫无关联的非生物化学反应也能生成它们。而区分这两种不同来源，正是天体生物学领域最大的难题之一。例如，火星上的甲烷羽流，成因既可能是生命活动，也可能是地质作用；金星大气中检测到的磷化氢、系外行星 K2-18b 大气中疑似发现的二甲基硫醚（DMS），同样存在这种来源不明的不确定性。

这也造成了科研上的困惑：检测到生物特征信号，并不等同于发现了生命。

不过，以色列魏茨曼科学研究所吉迪恩・约菲领衔的一支研究团队（克伦纳也是团队成员）发现，或许有一种办法能够区分物质的生物成因与非生物成因。

研究团队借鉴了生态学的研究思路：生态学中衡量生命存在，主要依据两个指标 —— 物种多样性与分布均匀度。

研究人员重点选取了两种生物化合物：氨基酸和脂肪酸。氨基酸会连接形成长链多肽，进而构成蛋白质，而蛋白质是生物细胞运作的核心物质；脂肪酸则是构成细胞结构的组成部分。这两种物质既可以由生命活动生成，也能通过非生命过程产生。

克伦纳表示：“我们选取氨基酸和脂肪酸作为研究对象，一方面因为它们是已知生命体系中的核心分子类别，另一方面也因为现有完备的相关研究数据集可供分析。”

事实上，约菲与克伦纳的团队分析了约 100 组数据集，涵盖小行星样本、化石、陨石、微生物、土壤以及实验室人工合成样本等。

研究发现：由生命体生成的氨基酸，其种类多样性更高、分布也更均匀；而脂肪酸则恰好相反，生物生成的脂肪酸多样性更低、分布均匀度也更差。

研究人员提醒，该方法并非万无一失的生命探测手段。首先，目前仅验证了该规律适用于氨基酸和脂肪酸。克伦纳称：“理论上，其他分子类别或许也存在类似的排布规律，但仍有待进一步验证。”

其次，要判断这类生物化合物的多样性与分布特征，必须结合其他分子进行综合参照，否则无法判定其真实的多样程度与分布均匀度。这也意味着该方法暂不能用于 K2-18b 行星的二甲基硫醚探测，人类目前对这颗系外行星的大气了解有限，无法量化相关物质的多样性与分布情况。

克伦纳解释：“对于二甲基硫醚这类单一分子，情况完全不同。仅靠 K2-18bb 行星上的二甲基硫醚，不足以支撑我们的分析，还需要获取更多相关分子的完整数据。”

不过，这项技术在太阳系内的应用价值更高，毕竟太阳系拥有更完善的样本与数据集。该研究还有一个重要发现：即便生物样本发生严重降解，其分子排布规律依然能够保留。例如，恐龙化石蛋中仍能检测到氨基酸和脂肪酸的分布与多样性痕迹。

这一发现对火星探测意义重大。天体生物学家一直在火星上寻找数十亿年前的生命痕迹，彼时的火星气候温暖、地表湿润，具备孕育生命的条件。

克伦纳说：“生物样本降解后并不会彻底失去研究价值，其部分分子排布信息仍能留存下来，这让该方法适用于远古火星的生命探测研究。”

当然，仅凭这一项技术还无法最终确认生命的存在。一般而言，外星生命的发现属于颠覆性重大科学突破，必须依靠多重证据交叉佐证，才能得出确凿结论。

但该方法能够为人类指明最具探测价值的探索区域。

木星的卫星木卫二就是候选目标之一。这颗卫星厚厚的冰层之下，潜藏着一片全球性液态海洋。天体生物学家至今无法确定这片海洋是否具备孕育生命的条件。美国国家航空航天局（NASA）即将发射的木卫二快船号探测器目前已奔赴木星，计划于 2031 年抵达目标。该探测器虽无法穿透冰层探测海洋，却能够研究海水喷发至冰面的潜在区域。

克伦纳介绍：“快船号搭载的地表尘埃分析仪，能够检测木卫二冰层颗粒中有机分子的丰度比例。一旦探测到多类有机分子，我们这套基于多样性分析的方法，就能判断这些分子更符合非生物化学反应特征，还是生命活动的排布规律。”

IT之家注意到，该研究成果已于 5 月 11 日发表在《自然・天文学》期刊上。