有生命的星球會(huì)是什么顏色？

王雨桐

1968年，當(dāng)阿波羅8號(hào)飛船繞著月球飛行時(shí)，宇航員拍攝到了第一張地球從月球地平線上升起的彩色照片。在灰色的月球地表上，一顆藍(lán)白色的半球浮現(xiàn)在夜空中，這就是從月球上看到的地球景象。四年之后，阿波羅17號(hào)宇航員們第一次拍攝到了地球的全景圖片。在太空中，地球酷似一塊“藍(lán)色大理石”，從此以后，人們用“藍(lán)色大理石”指代衛(wèi)星拍攝的高清晰地球照片。

這些從太空拍攝到的地球圖片讓我們知道了地球是一顆藍(lán)色星球。據(jù)調(diào)查，人們對(duì)藍(lán)色有超乎理性的喜愛，比如對(duì)英國(guó)人的一項(xiàng)調(diào)查顯示，藍(lán)色以33%的得票率穩(wěn)居第一名，是人們最愛的顏色，而第二名紅色只有15%的得票率，這是否有地球是顆藍(lán)色星球的影響呢？

在各大太空探索組織中，比如美國(guó)宇航局、歐洲航天局、搜尋地外文明計(jì)劃等等，也都在設(shè)計(jì)自己機(jī)構(gòu)的旗幟時(shí)，將藍(lán)色作為重要色調(diào)。

對(duì)比黃色的金星、紅色的火星、偏灰色的木星和土星，在許多人心中，藍(lán)色儼然已經(jīng)成為一個(gè)有生命星球的標(biāo)志，藍(lán)色星球是生命的搖籃和宇宙的綠洲。那么，有生命的星球會(huì)是藍(lán)色的嗎？

藍(lán)色星球預(yù)示著生命嗎？

許多人都知道地球之所以是藍(lán)色的，是由于71%的地球表面覆蓋著水，水會(huì)散射和反射藍(lán)光。有液態(tài)水存在，似乎就暗示會(huì)有生命。但這個(gè)結(jié)論并不是完全正確的，在其他一些星球，藍(lán)色卻是生命的禁區(qū)。

在距離地球約63光年外，有一顆叫做HD 189733b的系外行星，這是一個(gè)巨大的藍(lán)色氣態(tài)星球，比木星大13%，其大氣層還含有大量水蒸汽，顏色類似地球夏天時(shí)天空的深藍(lán)色，看上去十分寧?kù)o，但如果你將這個(gè)星球當(dāng)成是友好的宜居星球就大錯(cuò)特錯(cuò)了。

由于HD 189733b距離恒星非常近，軌道周期只需要2.2個(gè)地球日，導(dǎo)致其大氣層溫度超過700℃，每天刮著超強(qiáng)颶風(fēng)，風(fēng)速高達(dá)每秒2千米以上，大約是音速的7倍，可以將太空旅行者瞬間卷入行星周圍的漩渦之中。在這個(gè)星球上淋雨也是致命的，會(huì)讓你的身體千瘡百孔，因?yàn)樵撔乔蛳碌氖恰安Ａв辍保Ａ畹墓杷猁}顆粒以每小時(shí)1.1萬千米的速度隨著颶風(fēng)在行星的大氣中穿行。總之，這是一個(gè)真正瘋狂的星球。

那么，它為什么會(huì)是藍(lán)色星球呢？目前的猜測(cè)是HD 189733b有一個(gè)富含灼熱礦物質(zhì)的云層，云層上為一層非常純凈的大氣層。云層會(huì)反射大多數(shù)光，但上層大氣層中的分子氫優(yōu)先反射藍(lán)色光，最終導(dǎo)致這個(gè)星球有著非常漂亮的藍(lán)色外表。當(dāng)然HD 189733b的藍(lán)色與地球藍(lán)色是非常不同的，地球的藍(lán)色是淺藍(lán)，而HD 189733b則是深藍(lán)。

我們甚至不需要去太陽(yáng)系外尋找藍(lán)色行星。事實(shí)上，地球并不是太陽(yáng)系內(nèi)唯一的藍(lán)色星球。天王星和海王星也是藍(lán)色星球，但它們的藍(lán)色既不是源自海洋對(duì)于藍(lán)色光的反射，也不是源自大氣對(duì)藍(lán)色光的反射。這些冰巨人的藍(lán)色調(diào)主要是因?yàn)槠渖蠈哟髿鈱又泻猩倭考淄椤＜淄榉肿訒?huì)吸收不同波段的紅色光和紅外光譜，反射出藍(lán)光。

所以，如果一個(gè)行星是藍(lán)色的，并不一定就意味著是適合生命居住的。

外星生命會(huì)是什么顏色？

如果不是從行星的顏色著手，而是去探索生命本身的顏色，外星球的生命會(huì)是什么顏色呢？

在地球上，植物進(jìn)行光合作用的主要是葉綠素。葉綠素吸收的光主要是藍(lán)紫色和紅色的光，而反射綠色光。所以，在地球海洋表面，大量的微觀光合生物會(huì)產(chǎn)生巨大的綠色光芒，在陸地上，植物也可以產(chǎn)生大量的綠色。

如果我們可以在地球反照光中找到綠色素的印跡，然后從遙遠(yuǎn)的行星光譜中尋找相同的跡象，就可以考慮這些星球是否可能存在生命了。

一些科學(xué)家們?cè)噲D捕捉從月球反射回的地球反照光，看看這些綠色色調(diào)在光譜中占多大比例。這是一項(xiàng)非常復(fù)雜的研究，他們既要考慮到是哪一部分地球光照射到了月球上，還要考慮到月球會(huì)反射回多少地球光。當(dāng)這些地球反照光再次返回地球時(shí)，光子會(huì)被地球大氣層再一次吸收和反射，也會(huì)影響到科學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

即使困難重重，也有一些科學(xué)家成功地捕捉到了地球反照光。但令他們失望的是，從地球的反照光中找到光合生物反射的綠色光可能性是非常小的，因?yàn)檫@種綠色光似乎只占總光譜的很小一部分。

除此之外，另外一個(gè)致命的問題是外星生命的顏色也許并不是綠色的。現(xiàn)在即使在地球上，也會(huì)有各種不同的色素參與光合作用，它們能吸收不同光譜的光。類胡蘿卜素就能讓植物呈現(xiàn)紅色、橙色或黃色光芒。一些同時(shí)使用類胡蘿卜素和葉綠素的微生物甚至可以根據(jù)環(huán)境，調(diào)整二者的比例，進(jìn)而調(diào)整自身的顏色。比如在寒冷環(huán)境中，它們會(huì)變?yōu)樽厣途G色，而在天氣炎熱時(shí)，又可以變成黃色橙色。另一類稱為藻膽素的還可以讓植物呈現(xiàn)出藍(lán)色或紅色。

在不同的地質(zhì)時(shí)期，地球上的生命也會(huì)有不同的顏色。一些科學(xué)家認(rèn)為，在史前，地球可能是紫色的。因?yàn)楫?dāng)時(shí)統(tǒng)治地球的微生物使用的是一種叫做視黃醛的感光分子。在分子結(jié)構(gòu)上，視黃醛比葉綠素更簡(jiǎn)單，而且能吸收綠色光，這一可見光波包含了陽(yáng)光中的大部分能量，使得微生物更能適應(yīng)地球的早期高輻射環(huán)境。今天，某些嗜鹽古細(xì)菌仍在使用視黃醛色素進(jìn)行光合作用，這些物種也能抵抗強(qiáng)烈的紫外線輻射。由于視黃醛吸收綠光，反射的是紅光和藍(lán)光，兩者混合并產(chǎn)生了紫色。所以，30億年前，在地球最早的生物熱點(diǎn)區(qū)域都被染成了獨(dú)特的紫色。由此，如果外星球正好處在進(jìn)化的早期階段，我們或許就得將紫色作為生命的基本色調(diào)，尋找紫色波長(zhǎng)才對(duì)。

或者外星生命的顏色應(yīng)該是黑色。今天，在銀河系中，絕大多數(shù)恒星質(zhì)量、溫度、亮度不及太陽(yáng)，在這些恒星系統(tǒng)中，如果有植物，那么它們獲得的光很少，更傾向于吸收光譜中所有的光來進(jìn)行光合作用，這樣這些植物很可能就是黑色的。

事實(shí)是，試圖通過顏色來判斷出一個(gè)星球是否有生命，是一個(gè)非常狹隘的想法。況且現(xiàn)在科學(xué)家們也沒有靈敏的儀器，能夠探測(cè)系外行星上反射的顏色。

尋找色彩，并不是完全沒有作用

當(dāng)然，這并不意味著在尋找外星生命方面，色彩是毫無用處的。因?yàn)樯锶?huì)改變行星的色彩結(jié)構(gòu)，并以各種方式改變行星光譜。

一個(gè)非常著名的例子是“植被紅邊”效應(yīng)，說的是在光譜的某一波段中，地球植被的反射率急劇上升。比如對(duì)于波長(zhǎng)大于0.7微米的紅外光，植物的反射率能達(dá)到50%左右，強(qiáng)度也是紅色可見光的10倍以上。

雖然對(duì)于人類來說，研究植物的紅邊效應(yīng)十分有用，遙感衛(wèi)星能夠通過紅邊效應(yīng)分辨出地球的叢林、草原和作物。然而，地球表面70%的區(qū)域被海洋覆蓋，并且即使是陸地，平均也有約70%被云層覆蓋，所以從外星球上觀測(cè)地球，可能只能看到不足10%的植物紅邊效應(yīng)。不過，如果外星球不是像地球這樣的地貌，比如陸地面積更大，植物紅邊效應(yīng)作用可能更明顯。

生物圈也會(huì)導(dǎo)致行星地表色彩的季節(jié)性改變。隨著季節(jié)的變化，生物會(huì)生長(zhǎng)或死亡，從而導(dǎo)致生物顏色的改變。例如，2008年，東北太平洋的卡薩托基火山爆發(fā)，富含鐵元素的火山灰在短短幾天內(nèi)，造成了浮游生物的爆發(fā)性增長(zhǎng)，導(dǎo)致了地球很大一片區(qū)域被綠色覆蓋，從太空中也能看到這片超過200萬平方千米的太平洋綠色水域。所以，我們也能從系外行星色彩的突然變化中找到生命發(fā)出的信號(hào)。

總之，探尋外星球的顏色，進(jìn)而找到外星生命，依舊會(huì)是天文學(xué)家們使用的手段之一，只不過它不會(huì)像我們想象得那么簡(jiǎn)單，所以，只用尋找一個(gè)藍(lán)色星球的方法，或者只是從星球的反射光中找到綠色光譜的方法找外星生命，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。有生命的世界色彩遠(yuǎn)比我們想象得更復(fù)雜。