地球之外是否存在生命？

06-19

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將運行在距地150萬公里的軌道上，幫助科學家尋找太陽系附近的宜居行星。

經過半個多世紀的努力，人類還沒有找到外星文明存在的證據。不過，人們仰望星空的熱情絲毫不減。近日，美國航天局科學家樂觀地表示，隨著探測技術的進步，未來二三十年內會發現外星生命。

地球之外是否存在生命？如果有外星人，他們什麼模樣？文明達到何種程度？為了尋找這些問題的答案，人類早在1962年就開始通過無線電監聽來搜尋外星文明，然而到目前為止還沒有掌握外星文明存在的確鑿證據。

不過，爭議和質疑沒有動搖科學家的信心。近日，美國航天局（NASA）科學家宣布將在20年到30年內發現外星生命。這個消息讓人非常興奮。那麼，目前科學家採用哪些新技術和新思路來尋找地外文明呢？

氣候學家：冷暖知你心

尋找太陽系外生命的研究隊伍迎來了新隊友：NASA的氣候學家。在研究了30年的地球之後，NASA戈達德太空飛行中心（GISS）的研究組將開始用地球的全球氣候模型來對可能宜居的系外行星上的氣候環境進行模擬。

據《環球科學》報道，4月20日NASA在華盛頓舉行的一場會議上提出了一項涵蓋範圍更廣闊的計劃來識別類地行星，而使用氣候學研究系外行星，正是這一計劃的一部分。

NASA的開普勒太空望遠鏡通過觀察行星在「凌星」（即經過其圍繞的恆星前面）時遮擋星光的現象，已經鎖定了超過1000個系外行星，其中至少有5個行星與地球的大小相似，並且位於宜居帶，可以存在液態水。而下一步，就是通過探測穿過這些行星大氣的光，來了解這些遙遠世界的環境。

「我們不能只用行星科學的思維方式來考慮這些問題了，」領導著GISS研究的氣候模型專家戴爾·傑尼奧如是說，「好像突然之間，尋找系外行星就不僅僅是天文學家的事情了，變成了行星科學家的事情，現在又變成了氣候學家的事情。」

在戈達德太空飛行中心，研究團隊已經開始對主要的地球系統氣候模型進行重新設計了。他們在梳理源代碼，找出跟地球相對應的簡單參數，比如一天24小時或公轉周期365天，並把它們換成另外的參數以適應不同的行星系統。初始的模擬會集中針對於早期的地球和金星、火星的形成過程，雖然這些環境都無法支持生命，但至少它們當時表面都能容納液態水。

該團隊的最終目標，則是找出決定一個行星是否能夠支持生命的關鍵要素，將它們進行組合與匹配，最終找到「宜居帶」的確切概念。將這些關鍵要素放入系外行星模型中，研究人員就能創造出可能宜居行星大氣的光譜資料庫，便於天文學家進行觀察和篩選。

紅外線：千萬里追尋著你

近日，美國天文學家成功研製出一種利用紅外線信號尋找外星人的新型武器，希望在不遠的將來能帶來地外文明存在的消息。

據報道，這一新型探測器的最大亮點在於可成功捕捉紅外線信號。在宇宙空間中，相較於可見光，紅外線可以穿透更長的距離，因而這種新的探測器可以探測到數千光年以外的星體。

據悉，此次研製的紅外線探測器是1984年設立的地外文明搜尋計劃（SETI）的一部分。目前，該探測器已在加州大學的里克實驗室安裝完畢，並在3月15日觀測到第一束紅外線。

研發團隊成員、SETI組織的創建人德雷克說，這是地球人第一次以毫微秒級別的紅外線探測器來觀測宇宙空間。「紅外線脈衝信號很強，只需要一台小型望遠鏡就可以接收這些信號。小型望遠鏡可提供更多觀測時間，幫助我們觀測更多星體，提高成功的幾率。」但德雷克同時也提到，這種新型設備有一個缺點：地外文明發射的紅外線信號需要朝向探測器的方向，才能被探測到。

據介紹，諾貝爾獎獲得者、加州大學伯克利分校的科學家查爾斯·托恩斯，曾在1961年首先提出利用紅外線來探測外星人的設想。相比較早前的光學探測器，這種新型探測器可捕捉到更多種不同的光學信號。科學家們已推測出某些地外文明可能發射的信號類型，可對接收到的信號進行細緻分析。

生物反射光：刻畫你的樣子

不同生物具有不同的反射光信號，如果我們收集到系外生命的反射光，就可以勾勒出遙遠星球的可能模樣。

美國科學家近日提出了一種可尋找外星生命的方法，他們通過對地球上137種不同生物的反射光進行了研究，發現可以利用生物反射光來尋找地外生命。比如我們從軌道上觀測地球上的綠色植物，能夠收集到來自這些物質的特殊光譜信號，大量的綠色植物一旦出現在系外行星上，我們就有望發現它們。科學家認為，使用該方法還可以發現地外天體是否存在生物多樣性，如果反射光信號複雜且數量龐大，那麼可以推測這顆系外行星上擁有多個種類的生命。

通過反射光來研究地外生命並且確定外星生命的化學組成和生命特點，這一技術已經被科學家用於對地觀測的研究之中。來自加州大學的空間技術和遙感科學家對地球上137種不同物種進行了詳細觀測，尋找出它們各自的生物特徵，從軌道的角度看，它們能夠反射出不同的「生物信號」。到目前為止，科學家尋找外星生命的方法仍然傾向於間接法：尋找來自生命活動的物質，比如探測系外行星大氣中的甲烷信號等。

如果一顆系外行星存在豐富的物種，那麼我們可以在其光譜中分析出特別的生物指紋，這就像外星人從遙遠的宇宙空間觀測地球一樣，它們也會發現地球上擁有大量的綠色植物，地球上大量的樹木和其他植物的反射光都會進入外星人的望遠鏡。科學家認為有生命的星球應該具備特殊的化學指紋，不同類似的微生物也擁有不同的化學指紋。天文學認為，如果我們能夠收集到擁有生命的系外行星資料庫，就可以勾勒出這個世界的模樣。

太空望遠鏡：守望你的天空

4月24日，哈勃望遠鏡迎來了25年的服役歷史。啟動一個新的尋找生命的繼任者是送給它的最合適的生日禮物，一名管理哈勃望遠鏡的主要研究人員如是說。

哈勃望遠鏡是美國宇航局和歐洲太空局的聯合執行項目，於1990年4月24日搭乘發現號太空梭發射進入太空。1993年，哈勃望遠鏡的光學部件出現了嚴重問題，宇航員通過太空行走進行了一次維修任務。至今，哈勃望遠鏡改變了天文學家對宇宙的理解，同時給世人帶來了一大批壯觀的宇宙照片。

位於巴爾的摩市的太空望遠鏡科學研究院是哈勃望遠鏡科學項目的執行機構。「在我看來，財政預算下一個優先支持的項目應該是尋找太陽系之外的生命，」該研究院的天文物理學家馬里奧·里維奧說，「這依靠於一個新的強有力的太空望遠鏡，它應該能夠在系外類地行星的大氣層中識別出生命特徵。」

哈勃望遠鏡退役後，繼任者是NASA耗資88億美元建造的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST），將在2018年發射。據悉，韋伯望遠鏡的軌道距離地球大約150萬公里（932000英里），這裡的軌道環境有助於望遠鏡對宇宙展開觀測，科學家還希望韋伯望遠鏡尋找太陽系附近的宜居行星。

除此之外，NASA還正在研發更新的太空望遠鏡，任務名稱為「廣域紅外勘測望遠鏡/天文物理學焦點望遠鏡」（WFIRST/AFTA）。如果進展順利有望在2024年左右發射，搜尋生命特徵仍然是這個任務的主要目標之一。

然而，馬里奧·里維奧的志向更大：他設想的太空望遠鏡主鏡面翼展大於12米，觀測銳度高達哈勃望遠鏡的25倍。「這樣一個強大的望遠鏡能夠觀測足夠數量的系外類地行星，提供研究外星生命的有效統計樣本。」馬里奧·里維奧在《自然》雜誌的評論中說，大約50個系外行星將會被探測。