或許不是沒有，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，我們怎么能確定生命的存在呢？一個好的想法是，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。檢測到這些所謂的生物特征信息，即已知由活有機體產(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，從如此遙遠的行星中提取化學物質(zhì)，并選擇合適的化合物來尋找，是很復(fù)雜的。荷蘭萊頓大學伊格納斯·斯內(nèi)倫(Ignas Snellen)教授一直在完善將最大地面望遠鏡的數(shù)據(jù)與高對比度成像相結(jié)合的技術(shù)。

這些成像可以揭示行星等微弱天體，望遠鏡使用高精度的光譜學來檢查它們從太空探測到的不同波長的光，也就是盡可能地過濾掉實際的星光，使能從系外行星獲得的任何信息都可見。通過檢查透過行星大氣層并到達地球上的光，就有可能得出存在的氣體類型。雖然望遠鏡還不夠大，不足以檢查地球大小的行星光譜，但科學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，有點像彗星的尾巴。在EXOPLANETBIO項目中，斯內(nèi)倫教授和研究團隊首次使用高精度光譜技術(shù)，利用地基望遠鏡確認熱木星大氣中氦的含量，這可以揭示這一過程的進展情況。

對于這些熱木星來說，這是一個突破，這些類型的外星層尾巴是已知的，但它們很難被觀察到，因為只有通過探測氫才能看到它們，而氫是不能通過地球大氣層探測到的，所以使用了哈勃太空望遠鏡?，F(xiàn)在，有了更強的氦線，可以用望遠鏡從地面很好地做到這一點。了解熱木星是否會從其大氣層中滲出，以及可能需要多長時間，可以解釋所有系外行星大氣層是如何隨著時間而變化的。這種大氣逃逸過程現(xiàn)在不是很重要，但在太陽系的早期，它們是重要的，因為太陽要活躍得多。

系外行星的氣候

使用這些新技術(shù)，研究團隊還能夠?qū)崿F(xiàn)另一個第一，檢測自轉(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?shù)?，因為它們通常是潮汐鎖定，這可以揭示一些關(guān)于太陽系外行星上氣候和相關(guān)天氣的信息。當一顆行星自轉(zhuǎn)較快時，它會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)?，F(xiàn)在，如果有一顆旋轉(zhuǎn)更慢的熱木星，就不會得到任何帶狀結(jié)構(gòu)，而是會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，因為來自更熱，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(ESO)甚大望遠鏡(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，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。天文學家們現(xiàn)在正在學習有一天可以應(yīng)用于類地行星的方法，(ESO‘s)超大望遠鏡應(yīng)該在2026年準備就緒，屆時我們就可以開始探測類地行星了。

生命的跡象

然而，即使有來自巖石，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志呢？瑞士伯爾尼大學教授凱文·亨(Kevin Heng)表示：地質(zhì)學非常擅長制造看起來像生命的東西，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時間存在，這意味著它們非常穩(wěn)定，或者以某種方式得到補充，而且它們必須是可檢測到的。作為EXOKLEIN項目的一部分，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)足夠長的時間來進行研究，方法是對圍繞矮星的小行星進行建模。對于地球大小的行星來說，這是一個特別的挑戰(zhàn)，因為它們的大氣層可以隨著時間的推移而改變。如果看一顆像木星…這樣的行星，它們看起來有點像太陽。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。

但是對于較小的行星來說，大氣層隨著時間推移而發(fā)生了顯著的變化，比如碳循環(huán)。研究藤椅花了8到10年的時間，研究如何使用為地球（系外行星）設(shè)計的氣候模型，以及如何調(diào)整和修改它們。當儀器能夠測量較小的行星時，這些模型將被用來為收集的數(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準，所以如果某件事與不需要生物學相一致，就會說沒有生物學。

同時還在為可能有更戲劇性命運的行星建模，對于圍繞紅色恒星的小行星來支持生命，它們需要有一個非常緊密的軌道，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，大氣中的氣體會凝結(jié)成冰。所以，你會得到失控的凝結(jié)，沒有大氣層--大氣層塌縮。這樣的塌陷會讓行星變得寒冷而沒有生命，就像火星一樣。雖然這項研究現(xiàn)在只是理論上的，但即將到來的任務(wù)，如歐洲航天局的Cheops衛(wèi)星和NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，應(yīng)該會產(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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