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科學(xué)家預(yù)計(jì)，幾乎星系中的每顆恒星周?chē)伎赡苡行行黔h(huán)繞。在太陽(yáng)系之外的行星被稱(chēng)為“系外行星”。系外行星的發(fā)現(xiàn)速度非常迅速，自1992年第一次發(fā)現(xiàn)以來(lái)，我們已經(jīng)確認(rèn)找到了超過(guò)3700顆的系外星系。接下來(lái)我們想要知道的是：在這些行星中，是否存在著可以孕育出生命的星球？如果有的話(huà)，當(dāng)我們?cè)趧e的星球看見(jiàn)生命時(shí)，能否將它們識(shí)別出來(lái)？

為了回答這些問(wèn)題，NASA于三年前成立了NExSS這樣的一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于研究系外行星系統(tǒng)科學(xué)的國(guó)際科學(xué)家網(wǎng)絡(luò)。NExSS集結(jié)了各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的頂級(jí)研究人員，目的是為了更好的理解該如何描繪以及尋找系外行星上的生命跡象——也就是所謂的生物特征。生物特征可以被定義為任何為生命存在提供證據(jù)的現(xiàn)象、物質(zhì)或物質(zhì)組。這些生物特征包括影響地球大氣化學(xué)成分的氣體，以及由于生物體在海洋和陸地上的居住而導(dǎo)致的星球表面特征的改變。

不久前，NExSS的科學(xué)家們?cè)凇短祗w生物學(xué)》上發(fā)表了五篇全面的綜述論文，對(duì)最有可能的生命特征進(jìn)行了盤(pán)點(diǎn)。論文提出了在搜尋系外生命過(guò)程中存在的幾個(gè)問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的解決方案。其中的一個(gè)主要問(wèn)題是，科學(xué)家需要知道如何區(qū)分那些真正有生命的世界，以及那些“偽裝”成有生命的貧瘠星球。

由于我們目前無(wú)法前往這些系外行星，因此必須依靠望遠(yuǎn)鏡來(lái)搜索這些生命跡象。而這種級(jí)別的觀(guān)測(cè)需要將我們將望遠(yuǎn)鏡技術(shù)推向極限。萬(wàn)眾矚目的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）雖然一再被推遲發(fā)射，但一旦投入運(yùn)行，將可以探索一些小型巖石行星的大氣層。其他的一些天文臺(tái)，例如位于智利的巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡（GMT）和極大望遠(yuǎn)鏡（ELT），正計(jì)劃裝備一系列精密的儀器，以能夠探測(cè)到遙遠(yuǎn)世界的第一批生物印記。這些新的技術(shù)不僅可以改善對(duì)遙遠(yuǎn)星球的大小和軌道的評(píng)估，還可以更深入地分析它們的大氣與表面的屬性。通過(guò)觀(guān)察到的這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家或許便可以確定在這些行星上是否有潛在的生命。

在新發(fā)表的論文中，科學(xué)家表示他們將計(jì)劃搜尋的信號(hào)類(lèi)型主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是生物可以產(chǎn)生的氣體，例如植物和微生物可通過(guò)光合作用產(chǎn)生的氧氣。另一種是對(duì)由生物體所反射回的光線(xiàn)進(jìn)行收集，例如顏色（如葉子的綠色）、或?yàn)楹Ｑ笾械脑孱?lèi)提供顏色的色素。我們從地球上就可以觀(guān)察到遙遠(yuǎn)世界中的這類(lèi)生物特征，但這些生物特征對(duì)于一些新的系外行星將可能非常不同。

例如，許多已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的有潛力存在生命的行星，圍繞著的都是比較冷的恒星，這些恒星釋放的光處于光譜中的紅外波段，而不是像太陽(yáng)那樣釋放出大量的可見(jiàn)光。因此面對(duì)“一個(gè)有生命的星球?qū)⑹鞘裁礃幼?/strong>”的問(wèn)題，我們必須接受更多的可能性。在一個(gè)星系中，存在著如此眾多且多樣化的星球，因此生命完全可能出現(xiàn)在非常不同的環(huán)境中。例如，我們可能會(huì)找到紫色的生命，而不是我們熟悉的那些在地球上由綠色主導(dǎo)的生命形式。因此對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，將廣泛的生物特征納入考量是非常有必要的。

科學(xué)家斷言，氧氣作為在地球上由光合生物產(chǎn)生的氣體，也仍可能是其他星球最有前景的生物特征，但這也并不絕對(duì)。行星上的一些非生物過(guò)程也同樣可能產(chǎn)生氧氣。并且，就算某顆行星看起來(lái)缺乏可探測(cè)水平的氧氣，但它仍然有可能存在生命——這正是發(fā)生在地球大氣聚集氧氣之前的情況：在生命已經(jīng)非常豐富的早期地球上，我們并無(wú)法尋得氧氣的蹤跡。因此這個(gè)故事告訴我們的是，看到或看不到某種單一的生物特征并不能證明或否定生命的存在，我們更應(yīng)關(guān)注的是整體環(huán)境。

NExSS的科學(xué)家認(rèn)為，與其檢測(cè)某一種單一的生命特征，我們應(yīng)該研究的是一整套特征。行星必須通過(guò)它自身的特征及其所環(huán)繞的母星特征，以展示它能夠支持生命的存在。NExSS科學(xué)家將根據(jù)所有現(xiàn)有的證據(jù)，創(chuàng)建一個(gè)可以量化行星生命可能性的框架。通過(guò)對(duì)越來(lái)越多的行星進(jìn)行觀(guān)察，科學(xué)家或許能開(kāi)始更廣泛地對(duì)“生命世界”與“非生命世界”進(jìn)行分類(lèi)。

他們首先量化的是在其他星球上出現(xiàn)生命的幾率以及其生物特征的清晰度，這是一項(xiàng)非常重大且艱巨的挑戰(zhàn)。相對(duì)而言，天文學(xué)家從系外行星上收集的數(shù)據(jù)將比較稀少；他們無(wú)法從這些行星中獲取大量樣本，而只能從反射回的光線(xiàn)中獲得一些數(shù)據(jù)。通過(guò)望遠(yuǎn)鏡收集到的光數(shù)據(jù)，他們可以對(duì)生命在這些大氣氣體和地表留下的“指紋”進(jìn)行分析，并盡可能地辨別出系外行星。這包括對(duì)地球大氣成分和氣候以及海洋和大陸存在的推斷。通過(guò)系統(tǒng)地結(jié)合這些信息并發(fā)展新的模型，科學(xué)家將能夠分析來(lái)自這些行星的數(shù)據(jù)是否能以生命存在來(lái)作為最佳解釋?；谶@些模型，他們將設(shè)立生物是否存在于那個(gè)世界的可信度。所有的這些新工作都需要以綜合方式來(lái)對(duì)行星進(jìn)行考量，其中包括多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域和多種觀(guān)點(diǎn)。

對(duì)于我們是否能在其他星球找到生命？目前我們并不能給出一個(gè)確切地“是”或“否”的答案。然而，現(xiàn)在我們所做的一切，或許終將能夠幫助我們解答一個(gè)深刻的問(wèn)題：在這浩瀚的宇宙中，我們是孤獨(dú)的嗎？

博科園-科學(xué)科普｜文：原理/principia1687

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