也許用不了多久，就真的能找到外星人了

雖然這看起來(lái)并不像一條“新聞”，但對(duì)天文學(xué)家們來(lái)說(shuō)，目前的情況已經(jīng)足夠讓人欣喜—截至2013年4月，我們已經(jīng)確認(rèn)數(shù)百顆太陽(yáng)系外行星，其中包括：氣態(tài)巨行星，即類似土星和木星以及更龐大的大質(zhì)量行星（640顆）；類海王星，與海王星相近的較小的氣態(tài)行星（136顆）；超級(jí)地球，介于2～10倍地球質(zhì)量之間、巖質(zhì)或氣態(tài)的行星（69顆）；類地行星，大小與地球、金星或者火星相仿的巖質(zhì)行星（16顆）。

這意味著，在它們中間，我們很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)系外生命。

發(fā)現(xiàn)“超級(jí)地球”

科學(xué)家們?cè)J(rèn)為，尋找太陽(yáng)系外的行星過(guò)于困難，因此幾乎沒(méi)有人搜尋它們。直到1995年，先是瑞士科學(xué)家米切爾·梅厄和迪迪?！た_茲宣布發(fā)現(xiàn)了第一顆系外行星—飛馬51b，接著到了1996年1月，美國(guó)天文學(xué)家杰弗里·W·馬西又宣布，他和搭檔R·保羅·巴特勒發(fā)現(xiàn)了圍繞類太陽(yáng)恒星轉(zhuǎn)動(dòng)的第二顆和第三顆行星。

僅對(duì)幾顆恒星進(jìn)行搜索，天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了三顆行星，這表明還有數(shù)量可觀的行星有待發(fā)現(xiàn)。

一個(gè)古老的問(wèn)題是：在那些行星上，到底有沒(méi)有哪怕是最原始的生命形式？科學(xué)家們只能在行星大氣中尋找高活性分子存在的證據(jù)，例如氧氣—除非有某種可進(jìn)行新陳代謝的生物體不斷補(bǔ)充，否則氧氣很快就會(huì)消失。

為此，美國(guó)航空航天局計(jì)劃發(fā)射一系列空間望遠(yuǎn)鏡，這個(gè)計(jì)劃的高潮部分，是在軌空間望遠(yuǎn)鏡“類地行星搜索者干涉儀”的發(fā)射，它將耗資數(shù)十億美元，預(yù)計(jì)發(fā)射時(shí)間為2020年左右。

天文學(xué)家一度認(rèn)為，對(duì)太陽(yáng)系外行星大氣的了解，絕不是一時(shí)半會(huì)兒就可以做到的。但他們錯(cuò)了。年輕一代科學(xué)家的加入，為探測(cè)太陽(yáng)系外行星帶來(lái)了全新的想法和發(fā)展。2001年，天文學(xué)家在一顆太陽(yáng)系外行星的大氣中發(fā)現(xiàn)了鈉，此后，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了甲烷、二氧化碳、一氧化碳以及水。通過(guò)研究太陽(yáng)系外行星的大氣，天文學(xué)家甚至還發(fā)現(xiàn)有間接的證據(jù)表明，一些行星的某部分可能是由鉆石組成的。

“到目前為止，如果算上還沒(méi)有發(fā)表的結(jié)果，我們已經(jīng)對(duì)30～50顆行星的大氣有了一定的了解?！泵绹?guó)加州理工學(xué)院的天體物理學(xué)家希瑟·克努森說(shuō)。

但這些發(fā)現(xiàn)還遠(yuǎn)不足以證明地外生命的存在—這并不奇怪，因?yàn)榭伺務(wù)摰慕^大多數(shù)行星都是溫度很高的類木行星，它們到各自宿主恒星的距離，比水星到太陽(yáng)的距離還要近。不過(guò)，克努森及其他天文學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始探測(cè)更多較小的太陽(yáng)系外行星的大氣。這些行星被稱為“超級(jí)地球”，質(zhì)量介于2～10個(gè)地球質(zhì)量之間。

2013年4月，開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了兩顆大小不足地球2倍的行星，它們的溫度都允許生命存在，這一發(fā)現(xiàn)暗示，生命宜居的行星其實(shí)大量存在。因此，雖然這兩顆行星（被稱為開(kāi)普勒62e和62f）距離過(guò)于遙遠(yuǎn)而無(wú)法仔細(xì)研究，但天文學(xué)家還是相信，用不了多久，他們就能在類地行星的大氣中尋找生命跡象。

最終的研究對(duì)象是大氣層

自2011年起，天文學(xué)家平均每周都能發(fā)現(xiàn)三顆太陽(yáng)系外行星—其中有一些還位于“宜居帶”中，那里允許液態(tài)水的存在。天文學(xué)家估計(jì)，銀河系中存在1000多億顆行星。

現(xiàn)在，一些天文學(xué)家開(kāi)始尋找那些有著較長(zhǎng)軌道周期的行星。這些行星遠(yuǎn)離它們的宿主恒星，因此會(huì)比早先發(fā)現(xiàn)的類木星的溫度低。“長(zhǎng)久以來(lái)，我們都一直局限在溫度為1500K、2000K的行星，它們的溫度實(shí)在太高了?！笨伺f(shuō)。在這些行星上，“大氣中的絕大多數(shù)碳會(huì)和氧結(jié)合，形成一氧化碳，真正有意思的事情出現(xiàn)在當(dāng)溫度降低到1000K以下時(shí)，碳和氧會(huì)形成甲烷?！?/p>

盡管存在著不確定性（因?yàn)榧兇獾牡刭|(zhì)活動(dòng)也能產(chǎn)生甲烷），但作為生物活動(dòng)的信號(hào)，甲烷尤其吸引人。氧，尤其是臭氧—由三個(gè)氧原子組成的高活性分子，更可能是生命存在的信號(hào)。

對(duì)于溫度適中的“超級(jí)地球”，天文學(xué)家則在密切關(guān)注這些行星上的各種活動(dòng)跡象?！八羞@一切僅僅是一個(gè)練習(xí)?！泵绹?guó)天體物理學(xué)家希格說(shuō)，“我的意思是，研究‘超級(jí)地球’確實(shí)很有意思，但對(duì)于像我這樣的人來(lái)說(shuō)，這類行星只不過(guò)是一塊墊腳石，我們最終的研究對(duì)象，將會(huì)是真正的‘地球’大氣層?！?/p>

不過(guò)，在詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡以及新一代巨型地面望遠(yuǎn)鏡投入使用前，可能還沒(méi)法找到其他“地球”。即便有了這些強(qiáng)大的設(shè)備，也要花費(fèi)成千上萬(wàn)個(gè)觀測(cè)小時(shí)，才可能找到其他“地球”。就算到那個(gè)時(shí)候也未必會(huì)清楚，到底能否探測(cè)到生命跡象。為此，天文學(xué)家可能仍然需要“類地行星搜索者”，但這個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)已被大幅削減，確切的發(fā)射時(shí)間目前還不好說(shuō)。

（更多內(nèi)容請(qǐng)見(jiàn)《科學(xué)美國(guó)人》中文版《環(huán)球科學(xué)》2013年8月號(hào)）

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