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地球光譜信息地外生命尋找指南

2019-09-29 11:01:04來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：光譜閱讀量：4110

　　【儀器網(wǎng) 時(shí)事聚焦】除了地球，宇宙中是否還有其他星球存在生命？對(duì)外星生命和外星文明的幻想貫穿了科幻作品的發(fā)展歷程，尋找地外生命也是天文學(xué)一直追尋的一個(gè)目標(biāo)。人類不斷向宇宙發(fā)射無線電波，試圖聯(lián)系宇宙中其他智慧生命并期待得到回應(yīng)。雖然至今沒有發(fā)現(xiàn)外星文明的蹤跡，但科學(xué)家們并沒有放棄努力。

　　尋找文明達(dá)到探索宇宙程度的外星人難度太大，一個(gè)更簡(jiǎn)單的方法是搜索宜居星球。與地球環(huán)境類似的行星，存在生命的可能性要遠(yuǎn)高于其他行星。也許有人會(huì)問，宇宙這么大，難道沒有與地球生命完全不同的生命形態(tài)，生活在與地球完全不同的環(huán)境中嗎，比如《變形金剛》里的汽車人？我們需要知道，自然規(guī)律在宇宙中是普遍適用的，地球上發(fā)現(xiàn)的基本規(guī)律放之宇宙皆準(zhǔn)。既然地球上誕生了生命且都是碳基生命，那么地外生命誕生在與地球環(huán)境類似的星球上且同為碳基生命的可能性也是大的。

　　尤里-米勒實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，由水、甲烷、氨、氫氣與一氧化碳組成的大氣和液態(tài)水以及閃電是原始生命誕生的必要環(huán)境條件。尋找地外生命就相當(dāng)于尋找具有這些生命演化必備條件的星球。

　　從1995年發(fā)現(xiàn)顆系外行星到現(xiàn)在，我們已經(jīng)找到了4000多顆系外行星，其中大部分行星是通過“凌日法”發(fā)現(xiàn)的。凌日法的原理很簡(jiǎn)單：當(dāng)行星運(yùn)行到恒星“前面”時(shí)，恒星的光會(huì)被擋住一部分，使觀測(cè)到的亮度發(fā)生變化。如果一顆恒星的亮度周期性變暗，就可以判斷它的周圍至少有一顆行星。當(dāng)行星“凌日”時(shí)，恒星的一部分光線會(huì)通過行星的大氣層，部分波長(zhǎng)的光被行星大氣中的分子吸收，從而在光譜中留下行星大氣的痕跡。通過比較光譜的變化，就可以檢測(cè)行星大氣的成分，從而判斷生命存在的可能性大小。

　　8月，麥吉爾大學(xué)的研究人員在《天文學(xué)會(huì)月刊》發(fā)表一項(xiàng)研究，構(gòu)建了地球的“傳輸光譜”，即地球凌日時(shí)在外太空觀測(cè)到的地球光譜信息。這一數(shù)據(jù)也被稱為“地球指紋”。它顯示了存在生命的星球光譜的關(guān)鍵信息——同時(shí)存在甲烷和臭氧。自然環(huán)境中，甲烷和臭氧會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無法長(zhǎng)期共存，除非有生命活動(dòng)存在。甲烷和臭氧的共存也因此被稱為“生物標(biāo)記”。雖然現(xiàn)階段太空望遠(yuǎn)鏡的靈敏度還不足以進(jìn)行這么細(xì)致的檢測(cè)，但在未來這種標(biāo)記將幫助我們?cè)趯ふ业赝庑行堑倪^程中篩選出地球2.0。

　　9月11日，倫敦大學(xué)學(xué)院的一項(xiàng)研究成果在《自然·天文》雜志上發(fā)表，研究稱他們?cè)谝活w名為K2-18b的行星上發(fā)現(xiàn)了水蒸氣存在的痕跡。這是人類發(fā)現(xiàn)的顆位于宜居并且確認(rèn)有水存在的行星。受限于目前技術(shù)的不足，K2-18b大氣成分檢測(cè)的數(shù)據(jù)精度很低，水蒸氣含量的范圍大到0.01%～50%，作為生物標(biāo)志的甲烷與臭氧更是無法檢測(cè)。但這已經(jīng)是一個(gè)很好的開端。

　　預(yù)定在2021年發(fā)射的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將接替哈勃望遠(yuǎn)鏡成為人類的太空之眼，它擁有更強(qiáng)大的紅外光譜探測(cè)器，能進(jìn)行更精細(xì)的光譜檢測(cè)。隨著科技的發(fā)展，未來還會(huì)有更先進(jìn)的太空望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)，依靠地球的傳輸光譜信息，我們尋找地外生命將更簡(jiǎn)單。

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