如果搜索到地球2.0，我們能確認它嗎？

原標題：如果搜索到地球2.0，我們能確認它嗎？

在過去的幾十年里，我們發現了成千上萬的系外行星，其中大部分是氣態巨行星，它們的體積從木星大小到海王星大小不等。而它們其中有一些被認定為「類地行星」，「類地行星」意味著軌道位於其恆星的宜居帶內的岩石行星。

截至2018年4月1日，共有3758顆系外行星在2,808個系統中得到確認，627個系統擁有不止一個行星。這些發現除了擴展了我們對宇宙的認識之外，還旨在找到太陽系之外的生命跡象。

在尋找宜居行星的過程中，天文學家已經使用地球作為導向實例。但是，如果我們辨識到一個真正的「類地行星」，我們會發現它嗎？這一問題由兩位教授在最近的一篇論文中提出，其中一位是系外行星愛好者，另一位是地球科學和天體生物學專家，他們在一起研究什麼是尋找地球2.0的關鍵。

這篇題為《地球是系外行星》的論文最近在網上發表。這項研究由美國宇航局博士後研究員、北亞利桑那大學的助理教授泰勒?D?羅賓遜(Tyler D. Robinson)和喬治亞理工學院地球和大氣研究院的助理教授克里斯朵夫?T?萊因哈德(Christopher T. Reinhard)共同完成。

天文學家已經在宇宙中發現了多個類地行星。

Credit: NASA/JPL

為了進行他們的研究，魯賓遜和萊因哈德專註於如何尋找太陽系外的宜居行星。目前為止，地球是我們所知道的唯一能夠維持生命的行星。正如羅賓遜教授今天通過電子郵件告訴我們的:

「地球——是目前我們唯一的居住地和尋找類地行星的唯一實例！因此，當有人問:「一個適於居住的系外行星是什麼樣的?」或者「一個有生命的系外行星是什麼樣的？」我們最好的選擇是指著地球說：「也許就像它看起來的這樣。」雖然許多研究假設了其他可居住的行星的形態(例如，被水覆蓋的行星)，但我們最主要的依據將永遠是地球。」

因此，作者們考慮了太陽系宇宙飛船的觀測結果會如何引起探測行星可居住性和生命特徵的方法的發展。其中包括先驅者10號和11號任務，以及旅行者1號和2號宇宙飛船，它們在20世紀70年代進行了許多太陽系天體的近飛探測。

這些任務利用光度法和光譜法對太陽系的行星和衛星進行了研究，這對於科學家們大量研究天體的大氣化學成分、氣象規律和化學組成有幫助。隨後的任務增加研究了太陽系行星和衛星的表面細節和地質演化的關鍵細節。

1990年2月14日，旅行者1號照下的地球——「淡藍色圓點」。

Credit: NASA/JPL

另外，伽利略探測器在1990年12月和1992年在地球上進行了飛行實驗，首次給行星科學家們提供機會用同樣的工具和技術來分析我們的星球。旅行者1號探測器也拍攝了遙遠的地球圖像，卡爾?薩根將其稱為「淡藍點」照片。

然而他們也注意到，地球大氣和表面環境在過去的45億年間已發生相當大的變化。事實上，根據各種各樣的大氣和地質模型，地球在過去就像許多系外行星的環境一樣，按照今天的標準來看，它們被認為是相當「異類」的。這包括地球的最早期和冰河時代，那時，地球的原始大氣層是火山噴發的產物。

正如魯賓遜教授所解釋的，在尋找其他「淡藍點」時，會出現一些複雜的情況:

「關鍵的問題在於小心不要落入思維的陷阱，認為地球一直是今天的樣子。地球實際上為宜居行星的樣子提供了大量的選項。」

換句話說，我們可能會找到一大堆「類地行星」，因為它們與地球的過去(或未來)地質時期相似。其中包括「冰川地球」，它被冰川覆蓋，但在未來仍有可能存在生命。人類在太古代時期甚至還沒有發生過光合作用呢。

冰川時代的特徵是全球平均氣溫下降，導致冰蓋擴張。

Credit: NASA

這也會影響到行星上的生命種類。例如，如果這個行星還很年輕，它的大氣層仍然處於原始狀態，那麼生命可以嚴格地以微生物的形式存在。然而，如果行星已存在數十億年，處於間冰期，更複雜的生命形式可能已經進化形成，並開始在行星上活動。

魯濱遜和萊因哈德繼續思考未來科學的進步將會對尋找「淡藍點」有什麼幫助。這包括下一代望遠鏡，如計劃於2020年部署的詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)，以及目前正在開發的廣域紅外測量望遠鏡(WFIRST)。其它還有像遮星技術這樣的概念，它的目的是消除恆星的眩光，從而使系外行星可以直接成像。

羅賓遜說:「在類似太陽的恆星的宜居地帶，發現真正的類地行星（水覆蓋的陸地世界），需要我們能夠「直接拍攝」系外行星。在這裡，你可以使用望遠鏡里的光學器件，或者用未來的「遮星技術」，看到一顆繞著恆星旋轉的微弱行星。許多不同的研究小組包括NASA中心的一些研究人員正在努力完善這些技術。」

一旦天文學家能夠直接觀測到固態系外行星，他們最終將能夠詳細研究其大氣環境，並對其潛在的宜居性進行更精確的限制。除此之外，也許有一天，我們將能夠通過極其靈敏的望遠鏡或宇宙飛船的任務(如Project Starshot)來獲得這些行星表面的圖像。

至於是否能找到另一個「淡藍點」我們就拭目以待吧。在未來，我們也許最終會了解到我們的世界到底有多普遍，或者多罕見。

- e n d -

作者：Matt Williams

翻譯：臨安

編排：臨安

校對：elah

地球上和地球周圍的磁場和電流

via ESA/ATG medialab

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！