外星生命，近在眼前？ | 科学世界·特辑

科学家在金星和火星上发现了可能存在生命的信号——在金星和火星的大气中检测到地球生命所产生的物质，并正在验证这些信号是否真的来自生命。在地球之外的星球上能否发现生命？下面，让我们一起走进地外生命探测的前沿。

先别激动，NASA给“生命信号”定了7级

研究人员相信，除了我们以外，在广袤宇宙的某个地方肯定也存在生命，因此在不断探索地外生命。

2021年，NASA（美国航天局）的研究人员提出了“CoLD量表”。CoLD是Confidence of Life Detection（生命探测置信度）的首字母缩写，CoLD量表是在地球以外的行星和卫星上发现生命存在的潜在证据（生命信号）时，用来衡量证据可靠度的评价标准，从第1级到第7级共分为7个等级，一旦通过了最后的第7级，则意味着成功“发现了地外生命”！

2020年，科学家宣布金星的大气中可能含有微量的“磷化氢”。磷化氢是地球上只有生命（特定的细菌）才能产生的物质，因此，金星上可能存在生命一度成为了热门话题。但也有人提出反对意见，认为“磷化氢不能成为生命证据”，从而引发了广泛讨论。因此，为了能够冷静地讨论地外生命信号的可靠度，研究人员设计了CoLD量表。

由七个基准等级构成的生命探测置信度量表（Confidence of Life Detection，简称CoLD）。来源：NASA，翻译：陈雪晴

第1级：找到地球生命也爱造的“同款物质”

CoLD量表的第1级是“发现地球上已知的由生命创造的物质”。能够成为某个天体存在生命证据的信息称为“生命征迹”（biosignature，生命存在指标），也就是生命信号。地球上已知的由生命创造的物质可以成为生命征迹，因此，找到这种物质是探索地外生命的第一步。

前文介绍的金星上的磷化氢（PH₃）是目前为止实际发现的生命征迹之一。在地球上，磷化氢是由生活在地下缺氧环境中的细菌（厌氧菌）等以磷酸和氢气为原料而生成的。

木星和土星的大气中也存在磷化氢，这是因为在木星和土星上，在富含氢气的高温高压大气中通过非生命活动会形成磷化氢。但金星上没有富含氢气的大气，也不太可能通过非生命活动形成磷化氢，因此金星上的磷化氢有可能是通过生命活动产生的。

2004年之后，ESA（欧洲空间局）发射的探测器“火星快车”等在火星的大气中检测到甲烷（CH₄）。在地球上，甲烷是由一种名叫“产甲烷菌”的微生物（古菌）以氢气和二氧化碳等为原料生成的，因此火星上的甲烷也可以成为生命征迹。

尽管地球上的大部分甲烷都是通过生命活动产生的，但二氧化碳和氢气也会通过非生命活动发生反应而生成甲烷，因此火星上的甲烷并不能立刻成为存在生命的证据。

在金星和火星上发现的生命征迹

第2级：别把地球货当成外星货

CoLD量表的第2级是确认第1级发现的生命信号是“真实信号”。例如，检测到的信号非常微弱时，可能会把噪声误认为是有意义的信号，或与其他物质的信号相混淆。第2级的任务是对这些信号进行验证并确认，确实存在第1级信号。

前文介绍的金星大气中的磷化氢信号是位于夏威夷的麦克斯韦望远镜（JCMT）和位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵（ALMA）对金星进行射电观测所得到的数据。实际上那个信号非常微弱，因此，2020年论文发表之初，就有人质疑这是否真的是磷化氢信号。关根教授认为：“除了磷化氢信号非常微弱之外，需要使用射电天文学中复杂的数据处理技术才能确认它是磷化氢，所以，还称不上是一个明确的信号。”

收到对结果的质疑后，宣称检测到磷化氢的研究小组对磷化氢是否为真实信号进行了验证，并于2021年发表论文称，金星上的磷化氢可能是二氧化硫（SO₂）的误判。金星上的磷化氢还不能说达到了CoLD量表的第2级。

图片是对NASA的火星探测器毅力号进行清洁的情景。基本上所有的探测器都是洁净室内组装的，空气中的灰尘和微生物等都受到严格控制。飞往可能存在生命的天体的探测器要进行更加严格的清洁（微生物管理）。

第3—4级：去火星“复现”一遍，看能不能自然造出来

一旦证实确实存在可能是生命征迹的物质（也达到了第2级），接下来就会进入第3级，即“预测和证实当行星上存在生命时会产生这种物质”。这一阶段将确认生命在这种行星环境中产生的物质是否合理。关根教授表示：“到第2级为止，验证了物质和信号本身是否准确。第3级不是调查物质本身，而是对周围环境进行调查。”

地球上的产甲烷菌以二氧化碳和氧气为原料生成甲烷和水来获得能量。由于生成物（甲烷和水）的分子内所含能量（化学能）的总量比原料（二氧化碳和氧气）低，因此，产甲烷菌可以通过生产甲烷的过程获得能量。

就火星上的甲烷来说，第3级的任务是调查在火星环境中生命能否通过生成甲烷来获得能量。如果环境中氢气和二氧化碳比甲烷更多，火星上的生命就可以通过生成甲烷来获得能量。反过来，在氢气少而甲烷多的环境中，制造甲烷反而需要能量。在这种情况下，火星上的生命不太可能特意制造甲烷。

第4级是“证实在其他自然现象中不会产生这种物质”。必须证明在第1～2级中得以验证的物质和信号几乎不可能在当地环境中由非生命活动产生。关根教授表示：“为了达到第4级，例如可以在实验室再现当地的温度、压力和大气组成等，来验证对象物质能否通过非生命反应产生。”

在CoLD量表的第3级，需要验证第2级之前证实的物质和信号（生命征迹）在当地环境中由生命生成是否合理。例如，如果要验证火星上的甲烷，火星探测车就需要调查火星表面，确认是否存在生命产生甲烷时所需的原料—氢气和二氧化碳。

通关第7级，才算“发现地外生命”

CoLD量表是地外生命存在信号置信度的评价标准。从第1级开始，通过不断收集可靠证据依次达到下一级，就可以一步步接近“发现地外生命”这一最终目标。CoLD量表是NASA提出的标准之一，虽然并不一定要按照这个标准来推进地外生命的探索，但它可以称得上是发现地外生命的指南。

生命呼出的二氧化碳，为什么基本不算“生命征迹”？

火星甲烷信号为什么容易和二氧化碳搞混？

为什么还要寻找“所发现物质之外的独立生命活动”？

……更多内容欢迎阅读《科学世界》2026年第10期“特辑”栏目文章——《寻找地外生命》。

本文摘编自杂志2026年第10期，文章内容略有删改。

实习编辑 | 周欣颖