科學家們正在開發尋找地球以外生命的指南

科學家們正在開發尋找地球以外生命的指南

如果你正在尋找一本關於尋找外星生命的手冊，你很幸運。

這一領域的一些主要專家，包括加州大學河濱分校的一個研究小組，撰寫了一系列關於過去、現在和未來尋找其他行星生命的綜述論文。發表在《天體生物學》雜誌上的論文代表了美國國家航空航天局(NASA)協調的研究網路——系外行星系統科學聯盟(NExSS)和美國航空航天局(NASA)天體生物學研究所(Astrobiology Institute)兩年的研究成果。

科學家們已經發現了超過3500顆圍繞著其他恆星的行星(被稱為系外行星)，在未來的幾十年里還將發現更多的行星。其中一些是岩石和地球大小的行星，它們位於恆星的宜居帶，這意味著液態水——可能還有生命——的存在既不太熱也不太冷。

這五篇論文將為科學家們在未來的望遠鏡觀測中收集的數據中尋找生命跡象提供參考。

「在不到30年,我們已經從不知道太陽系外行星的存在能夠查明潛在的宜居行星和收集數據,將使我們尋找生命的簽名,「Schwieterman愛德華說,加州的一位博士後研究員地球科學和作者在本系列的第一篇論文。這些進步提供了前所未有的機會來回答這個古老的問題:「我們是孤獨的嗎?」但同時，我們也需要謹慎前行，開發出穩健的模型，讓我們能夠在高度確定的情況下尋找和識別生命。

Schwieterman的論文回顧了天體生物學家先前提出的三種生物標記，它們都是其他行星上生命的標記，因為系外行星圍繞著我們無法親自到達的遙遠恆星運行，所以必須遠程探測到它們。標誌包括:

氣態生物特徵:可以在大氣中探測到的生命副產品，如地球上光合作用產生的氧氣。

地表生物特徵:由生命引起的行星表面光吸收和反射的變化，如植物在光合作用中吸收紅光而反射未被利用的紅外光時產生的紅色邊緣。

時間生物特徵:氣體或表面生物特徵的隨時間變化，如在不同季節發生的地球大氣的生物調節變化。

Schwieterman是UCR nasa資助的另類地球天體生物學中心的一部分，該中心是一個跨學科的團體，通過深入探索地球上45億年的動態歷史，正在為其他星球上的生命開發一個「搜索引擎」。儘管在大氣成分和氣候方面有天壤之別，但地球歷史的不同章節有一個共同點:海洋中充滿了豐富多樣的簡單而複雜的生命。

「我們正在利用地球來指導我們尋找其他星球上的生命，因為它是我們已知的唯一例子，」生物地球化學傑出教授、替代地球天體生物學中心主任蒂莫西·萊昂斯(Timothy Lyons)說。「但地球實際上給我們提供了多種多樣的可能性。我們沒有拘泥於對當今生命的研究，而是利用地質和地球化學分析來研究地球上數十億年的生命生存、進化和繁榮，其生存條件與今天的地球非常不同，因此才有了「替代地球」的概念。

Schwieterman的評論概述了尋找遙遠星球上生命的複雜性，包括被稱為假陽性和假陰性的現象。「使用生物標記尋找生命並不像尋找單個分子或化合物那麼簡單。」例如，大氣中的氧氣可能是生命的跡象，但是有許多非生物的方法可以在系外行星上產生氧氣。相反，在沒有氧氣的情況下，生命是有可能存在的，就像地球上早期的生命或者今天的海洋一樣。」Schwieterman說。「這是基於諸如大氣季節性等動態現象的時間生物特徵，在某些情況下可能更強的生物特徵。」

本系列的第二篇論文描述了更多關於自然如何欺騙科學家，讓他們認為一個沒有生命的星球是活著的，反之亦然。第三和第四篇論文提出了新的研究，將我們的生物簽名概念擴展到與過去或現在地球截然不同的無數宜居星球。最後一篇文章討論了如何將通過生物簽名搜索生命的方法納入望遠鏡和任務設計中。

除了Schwieterman和Lyons，地球科學的研究生Stephanie Olson也參與了這項研究。該研究小組與喬治亞理工學院助理教授、加州大學洛杉磯分校領導的替代地球天體生物學研究小組成員克里斯托弗·賴因哈德(Christopher Reinhard)共同對該系列的其他幾篇論文做出了貢獻。

Schwieterman說:「這些論文一起突出了UCR對外星生物特徵的理解和對儀器設計的影響。」

「這些貢獻將為來自不同領域的人們提供一個切入點，他們感興趣的是如何為尋找太陽系之外的生命做出貢獻。」

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