在一切宜居之地尋找生命

于巧峰

數千億顆行星仿佛陷于銀河系的巨大旋渦中。從地球這個位于旋渦螺旋臂的孤僻行星上，我們開始了對宇宙空間的探察。我們早已模糊地看到那些環繞著遙遠恒星的行星發出的光芒，甚至還通過分析那些光芒的微弱蹤跡來研究一些行星的大氣層。

但是，美國航空航天局系外行星計劃的最終目標是找到現存生命的明確跡象。達到這個目標需要多長時間，取決于兩個未知條件：星系中的生命存在率和我們進行初步探索的運氣。

我們早期的行星發現任務，例如美國航空航天局的開普勒任務及其新任務“K2”，以及即將升空的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡，可能會找出存在潛在宜居世界的基本證據。或許“K2”對更近更亮的恒星的考察，會在恒星宜居帶間意外發現一顆地球大小的行星，近到足以讓其他儀器能夠跟蹤，進而發現海洋、藍天和大陸。或許部分功能用于探測氣態巨行星和超級類地行星的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡可能發現一個超大版本的地球。計劃于20世紀20年代中期建造完成的大視場紅外巡天望遠鏡，將聚焦遙遠行星發出的反射光，以檢測氧氣、水汽或其他可能存在生命的有力跡象。

但除非我們比較幸運，否則探尋生命跡象可能要花費幾十年。發現另一個隱匿于星空中的如藍白大理石般的“藍色星球”如同大海撈針，需要更大的成像望遠鏡。目前，研究人員已經在研發下一代行星探測器，并計劃于20世紀三四十年代發射升空。

光線下的外星空

我們何時能找到生命？怎樣才能知道？答案跟彩虹有著很大關系。正如艾薩克·牛頓認識到的那樣，我們可以看到白光透過棱鏡（或透過陽光下的層層霧靄）變成了它本來的樣子：一條以波長為特征、從紫到紅的色帶。行星大氣中的化學物質和氣體能夠吸收被稱為光譜的色帶中的特定部分，留下窄小的黑色間隙。

我們分析由恒星發出的、穿過遙遠行星大氣層的光線時，是使用一種叫作光譜學的技巧，效果看起來像一個條形碼。光譜中缺失的部分告訴我們外星大氣中存在哪些成分。

黑色間隙的一種模式可能表明存在甲烷，另一種模式可能表明存在氧氣。若這些氣體同時存在，則證明這里很可能存在生命?；蛘呶覀円部赡芸吹揭粋€“條形碼”顯示有碳氫化合物正在燃燒，換句話說就是顯示有煙霧存在。即便沒有竊聽到外星人的談話，我們也能通過這個星球的污染來了解他們較為先進的技術。

取樣更多外星生命的組合方法

世界上存在著我們未知的生命。盡管探尋像我們一樣的生命合乎情理，我們卻依然不知道外星生命是否真的像我們期待的那樣。如果外星人是由不同于地球生命的分子構成的，我們可能會接收到一個強勁的信號，卻根本意識不到——那是一團無法辨認的外星混合氣體正大喊著“有生

命！”

麻省理工學院物理學教授薩拉·西格是一名天才研究員，是致力在不遠的將來找到另一個地球的科學長跑中的領導者。她決定解決這一難題，提出了一個可能表明外星生命存在的化合物的名單。她和幾個生化領域的同事花了幾年時間，確定了與地球生命息息相關的六種基本元素的混合物，這六種元素分別為：碳、氮、氧、磷、硫和氫。然而，這些組合在地球上是找不到的。

西格說：“最終的理論是，或許我們應該考慮所有潛在的氣體形式的分子。為何不統統進行考慮呢？我只是以任何可能的方式將它們組合起來，就像用所有方式將字母表中的字母進行組合?！?/p>

目前仍然存在的一個問題是，要確定哪些分子對應對生物學來說有用的組合方法，而哪些不對應有用的組合方法。盡管如此，這可能只是追尋真正的外星生物、傳輸外星氣體和化合物的開始。

西格說：“我們必須得足夠幸運，才能發現這么幾顆行星。我不想錯過任何東西。我不想錯過是因為我們不夠聰明，不能夠想到一些分子?！?