在遙遠的星球上，如何尋找生命跡象？什么時候能找到外星生命

【手機軟件：博科園】宇宙中其他星球是否有生命，是人類幾千年來一直在思考的問題；在過去的幾十年里，人類在尋找太陽系以外生命跡象方面取得了長足的進步。像美國宇航局（NASA）開普勒太空望遠鏡這樣的任務，已經(jīng)幫助我們記錄了數(shù)以千計的系外行星（圍繞其他恒星運行的行星）。美國宇航局目前的任務，如凌日系外行星調(diào)查衛(wèi)星苔絲號(TESS)，預計將極大地增加目前已知的系外行星數(shù)量。

預計將有數(shù)十顆地球大小的巖石行星，在其恒星的宜居帶內(nèi)運行，在遙遠的地方，水可能以液體的形式存在于表面，而這些都是尋找生命的好去處。這將通過即將發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等任務來實現(xiàn)，該望遠鏡將通過在紅外波長進行觀測來補充和擴展哈勃太空望遠鏡的發(fā)現(xiàn)，預計將于2021年發(fā)射，并將能讓科學家確定巖石系外行星的大氣中是否有氧氣，地球大氣中的氧氣是微生物和植物進行光合作用的結果。

就系外行星與地球相似的程度而言，它們大氣中的氧氣也可能是生命的跡象。不過，并不是所有的系外行星都與地球相似，有些會是，但另一些會與地球有很大的不同，以至于氧氣不一定來自生命。那么，有了所有這些現(xiàn)在和未來要研究的系外行星，科學家們?nèi)绾螌⒀芯糠秶s小到氧氣最能代表生命的那些行星呢？為了回答這個問題，由亞利桑那州立大學(ASU)領導的一個跨學科研究小組，研究了一個名為“可探測性指數(shù)”的框架。

圖示：左邊產(chǎn)氧生物圈（光合作用/呼吸作用）由陸地的養(yǎng)分徑流提供。右邊，如果你在地球上增加足夠的水來覆蓋所有的土地，那么營養(yǎng)徑流就會停止，這極大地減少了生物圈能產(chǎn)生的氧氣量。

這個框架工具可能有助于確定需要額外研究的系外行星優(yōu)先順序，其研究成果發(fā)表在《天體物理學》期刊上。亞利桑那州立大學分子科學學院的主要作者唐納德·格拉澤說：該指數(shù)的目標是為科學家提供一種工具，以選擇最好的觀測目標，并最大限度地增加探測生命的機會。對于像地球這樣的行星來說，氧氣探測指數(shù)很高，這意味著地球大氣中的氧氣肯定是來自生命，而不是其他原因，看到氧氣就意味著可能有生命。

該研究小組一個令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是，系外行星的探測指數(shù)直線下降，與地球沒有太大不同。雖然地球表面大部分覆蓋著水，但地球上的海洋只占地球質(zhì)量的一小部分(0.025%)。相比之下，太陽系外的衛(wèi)星通常接近50%的水冰。亞利桑那州立大學地球與太空探索學院的合著者史蒂文·德施說：很容易想象，在太陽系這樣的另一個太陽系里，一顆類似地球的行星可能只有0.2%的水，這將足以改變探測指數(shù)。

即使觀測到氧氣，也不能說明這些行星上存在生命。這是因為，一顆水含量為0.2%的類地行星（大約是地球的8倍）不會有裸露的大陸。沒有陸地，雨水就不會經(jīng)受住巖石的考驗，也不會釋放出磷等重要的營養(yǎng)物質(zhì)。光合作用的生命，不能以與其他非生物來源相媲美的速率產(chǎn)生氧氣?？商綔y性指數(shù)告訴我們，僅僅觀測系外行星大氣中的氧氣是不夠的，還必須觀測海洋和陸地，這改變了天文學家在系外行星上尋找生命的方式。

可以幫助我們解讀對系外行星所做的觀察，幫助選擇尋找生命的最佳目標系外行星，還能幫助我們設計下一代太空望遠鏡，這樣就能獲得對生命做出積極識別所需的所有信息。來自不同領域的科學家聚集在一起創(chuàng)建了這個索引，該團隊的成立得到了美國國家航空航天局(NASA)系外行星系統(tǒng)科學(NExSS)項目的推動，該項目為跨學科研究提供資金，以制定在系外行星上尋找生命的戰(zhàn)略，包括理論和觀測天體物理、地球物理、地球化學、天體生物學、海洋學和生態(tài)學。

這種研究需要不同的團隊，不能作為單獨的科學家來做，研究團隊希望這個可探測性指數(shù)框架能被用于尋找外星生命。在太陽系以外的行星上發(fā)現(xiàn)生命，將改變我們對宇宙中所處位置的整個理解。美國宇航局在尋找生命方面投入了很大的精力，研團隊也希望這項工作能在我們尋找生命時，最大限度地增加發(fā)現(xiàn)生命的機會。

博科園｜研究/來自：亞利桑那州立大學

研究發(fā)表期刊《天體物理學》

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