或許不是沒(méi)有，如果真的有地外生命，要確定它的存在，真的很難！

可能有生命潛伏在其他行星上，但是被困在上面，我們?cè)趺茨艽_定生命的存在呢？一個(gè)好的想法是，在其他行星世界上尋找已知我們所知生命關(guān)鍵成分的化合物。檢測(cè)到這些所謂的生物特征信息，即已知由活有機(jī)體產(chǎn)生的化合物，將是某星球上可能含有生命的有力證據(jù)。但是，從如此遙遠(yuǎn)的行星中提取化學(xué)物質(zhì)，并選擇合適的化合物來(lái)尋找，是很復(fù)雜的。荷蘭萊頓大學(xué)伊格納斯·斯內(nèi)倫(Ignas Snellen)教授一直在完善將最大地面望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)與高對(duì)比度成像相結(jié)合的技術(shù)。

這些成像可以揭示行星等微弱天體，望遠(yuǎn)鏡使用高精度的光譜學(xué)來(lái)檢查它們從太空探測(cè)到的不同波長(zhǎng)的光，也就是盡可能地過(guò)濾掉實(shí)際的星光，使能從系外行星獲得的任何信息都可見(jiàn)。通過(guò)檢查透過(guò)行星大氣層并到達(dá)地球上的光，就有可能得出存在的氣體類(lèi)型。雖然望遠(yuǎn)鏡還不夠大，不足以檢查地球大小的行星光譜，但科學(xué)家們正在探索更大的系外行星，即在所謂的熱木星上磨練該方法，這些行星太熱了，無(wú)法支持我們所知的生命。這些是氣態(tài)巨型系外行星，軌道非常接近它們的母星。

系外行星系統(tǒng)

事實(shí)上，它們?nèi)绱私咏灾劣诔毕i定，就像地球的月球一樣，系外行星在圍繞其恒星的每一軌道上只旋轉(zhuǎn)一次。由于這些行星的一邊總是在光明中，另一邊總是在黑暗中，光明的一面變得如此炎熱，以至于大氣可以沸騰，創(chuàng)造出一股物質(zhì)從行星上流出的風(fēng)，有點(diǎn)像彗星的尾巴。在EXOPLANETBIO項(xiàng)目中，斯內(nèi)倫教授和研究團(tuán)隊(duì)首次使用高精度光譜技術(shù)，利用地基望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)熱木星大氣中氦的含量，這可以揭示這一過(guò)程的進(jìn)展情況。

對(duì)于這些熱木星來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)突破，這些類(lèi)型的外星層尾巴是已知的，但它們很難被觀察到，因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)探測(cè)氫才能看到它們，而氫是不能通過(guò)地球大氣層探測(cè)到的，所以使用了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡?，F(xiàn)在，有了更強(qiáng)的氦線，可以用望遠(yuǎn)鏡從地面很好地做到這一點(diǎn)。了解熱木星是否會(huì)從其大氣層中滲出，以及可能需要多長(zhǎng)時(shí)間，可以解釋所有系外行星大氣層是如何隨著時(shí)間而變化的。這種大氣逃逸過(guò)程現(xiàn)在不是很重要，但在太陽(yáng)系的早期，它們是重要的，因?yàn)樘?yáng)要活躍得多。

系外行星的氣候

使用這些新技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)還能夠?qū)崿F(xiàn)另一個(gè)第一，檢測(cè)自轉(zhuǎn)速率（行星自轉(zhuǎn)的速度）和系外行星的軌道速度，熱木星上的自旋速率通常相當(dāng)?shù)?，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ浅毕i定，這可以揭示一些關(guān)于太陽(yáng)系外行星上氣候和相關(guān)天氣的信息。當(dāng)一顆行星自轉(zhuǎn)較快時(shí)，它會(huì)得到像木星那樣的帶狀結(jié)構(gòu)，地球自轉(zhuǎn)較慢，并且有一些帶狀結(jié)構(gòu)，但它仍然主要由低壓系統(tǒng)主導(dǎo)。現(xiàn)在，如果有一顆旋轉(zhuǎn)更慢的熱木星，就不會(huì)得到任何帶狀結(jié)構(gòu)，而是會(huì)得到非常不同的天氣系統(tǒng)。

已經(jīng)能夠在這些行星大氣中觀察到高空的風(fēng)，因?yàn)閬?lái)自更熱，永恒白天一側(cè)的能量被旋轉(zhuǎn)到更冷的夜晚一側(cè)。明年將在歐洲南方天文臺(tái)(ESO)甚大望遠(yuǎn)鏡(Very Large Telescope)上聯(lián)網(wǎng)的CRIRES(低溫高分辨率紅外光譜儀)儀器升級(jí)，將能夠在較冷的行星上發(fā)現(xiàn)甲烷等化合物，如果在地球大小的行星中發(fā)現(xiàn)甲烷，那么甲烷可以是生命的一部分。天文學(xué)家們現(xiàn)在正在學(xué)習(xí)有一天可以應(yīng)用于類(lèi)地行星的方法，(ESO‘s)超大望遠(yuǎn)鏡應(yīng)該在2026年準(zhǔn)備就緒，屆時(shí)我們就可以開(kāi)始探測(cè)類(lèi)地行星了。

生命的跡象

然而，即使有來(lái)自巖石，地球大小行星的好樣本，怎么知道一種化合物是否真的是生命的標(biāo)志呢？瑞士伯爾尼大學(xué)教授凱文·亨(Kevin Heng)表示：地質(zhì)學(xué)非常擅長(zhǎng)制造看起來(lái)像生命的東西，比如甲烷。如果考慮到生物特征，它們必須滿足各種條件，它們不能被地質(zhì)模擬，它們必須在大氣中長(zhǎng)時(shí)間存在，這意味著它們非常穩(wěn)定，或者以某種方式得到補(bǔ)充，而且它們必須是可檢測(cè)到的。作為EXOKLEIN項(xiàng)目的一部分，亨教授正在研究這樣的化合物；

比如氯甲烷和氨，是否可以在行星外的大氣中持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行研究，方法是對(duì)圍繞矮星的小行星進(jìn)行建模。對(duì)于地球大小的行星來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)特別的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兊拇髿鈱涌梢噪S著時(shí)間的推移而改變。如果看一顆像木星…這樣的行星，它們看起來(lái)有點(diǎn)像太陽(yáng)。它們是由氫組成的，它們含有微量的金屬元素等。根據(jù)這顆行星和這顆恒星之間的差異，天文學(xué)家們可以弄清楚它是如何形成的，它將保留它是如何形成的化石記錄。

但是對(duì)于較小的行星來(lái)說(shuō)，大氣層隨著時(shí)間推移而發(fā)生了顯著的變化，比如碳循環(huán)。研究藤椅花了8到10年的時(shí)間，研究如何使用為地球（系外行星）設(shè)計(jì)的氣候模型，以及如何調(diào)整和修改它們。當(dāng)儀器能夠測(cè)量較小的行星時(shí)，這些模型將被用來(lái)為收集的數(shù)據(jù)提供潛在解釋，以了解化合物是否真的是生物特征，或者可以解釋為地質(zhì)。非同尋常的特征需要非凡的證明標(biāo)準(zhǔn)，所以如果某件事與不需要生物學(xué)相一致，就會(huì)說(shuō)沒(méi)有生物學(xué)。

同時(shí)還在為可能有更戲劇性命運(yùn)的行星建模，對(duì)于圍繞紅色恒星的小行星來(lái)支持生命，它們需要有一個(gè)非常緊密的軌道，使它們像熱木星一樣潮汐鎖定。這意味著夜面真的很冷，也許足夠冷，大氣中的氣體會(huì)凝結(jié)成冰。所以，你會(huì)得到失控的凝結(jié)，沒(méi)有大氣層--大氣層塌縮。這樣的塌陷會(huì)讓行星變得寒冷而沒(méi)有生命，就像火星一樣。雖然這項(xiàng)研究現(xiàn)在只是理論上的，但即將到來(lái)的任務(wù)，如歐洲航天局的Cheops衛(wèi)星和NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生可以與理論相匹配的數(shù)據(jù)。

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博科園｜文：Ethan Bilby/Horizon

參考期刊《歐盟研究與創(chuàng)新》

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