在一切宜居之地尋找生命

于巧峰

數(shù)千億顆行星仿佛陷于銀河系的巨大旋渦中。從地球這個(gè)位于旋渦螺旋臂的孤僻行星上，我們開(kāi)始了對(duì)宇宙空間的探察。我們?cè)缫涯：乜吹侥切┉h(huán)繞著遙遠(yuǎn)恒星的行星發(fā)出的光芒，甚至還通過(guò)分析那些光芒的微弱蹤跡來(lái)研究一些行星的大氣層。

但是，美國(guó)航空航天局系外行星計(jì)劃的最終目標(biāo)是找到現(xiàn)存生命的明確跡象。達(dá)到這個(gè)目標(biāo)需要多長(zhǎng)時(shí)間，取決于兩個(gè)未知條件：星系中的生命存在率和我們進(jìn)行初步探索的運(yùn)氣。

我們?cè)缙诘男行前l(fā)現(xiàn)任務(wù)，例如美國(guó)航空航天局的開(kāi)普勒任務(wù)及其新任務(wù)“K2”，以及即將升空的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡，可能會(huì)找出存在潛在宜居世界的基本證據(jù)?；蛟S“K2”對(duì)更近更亮的恒星的考察，會(huì)在恒星宜居帶間意外發(fā)現(xiàn)一顆地球大小的行星，近到足以讓其他儀器能夠跟蹤，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)海洋、藍(lán)天和大陸?；蛟S部分功能用于探測(cè)氣態(tài)巨行星和超級(jí)類(lèi)地行星的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡可能發(fā)現(xiàn)一個(gè)超大版本的地球。計(jì)劃于20世紀(jì)20年代中期建造完成的大視場(chǎng)紅外巡天望遠(yuǎn)鏡，將聚焦遙遠(yuǎn)行星發(fā)出的反射光，以檢測(cè)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(yùn)，否則探尋生命跡象可能要花費(fèi)幾十年。發(fā)現(xiàn)另一個(gè)隱匿于星空中的如藍(lán)白大理石般的“藍(lán)色星球”如同大海撈針，需要更大的成像望遠(yuǎn)鏡。目前，研究人員已經(jīng)在研發(fā)下一代行星探測(cè)器，并計(jì)劃于20世紀(jì)三四十年代發(fā)射升空。

光線下的外星空

我們何時(shí)能找到生命？怎樣才能知道？答案跟彩虹有著很大關(guān)系。正如艾薩克·牛頓認(rèn)識(shí)到的那樣，我們可以看到白光透過(guò)棱鏡（或透過(guò)陽(yáng)光下的層層霧靄）變成了它本來(lái)的樣子：一條以波長(zhǎng)為特征、從紫到紅的色帶。行星大氣中的化學(xué)物質(zhì)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(fā)出的、穿過(guò)遙遠(yuǎn)行星大氣層的光線時(shí)，是使用一種叫作光譜學(xué)的技巧，效果看起來(lái)像一個(gè)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(shí)存在，則證明這里很可能存在生命?；蛘呶覀円部赡芸吹揭粋€(gè)“條形碼”顯示有碳?xì)浠衔镎谌紵?，換句話說(shuō)就是顯示有煙霧存在。即便沒(méi)有竊聽(tīng)到外星人的談話，我們也能通過(guò)這個(gè)星球的污染來(lái)了解他們較為先進(jìn)的技術(shù)。

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(gòu)成的，我們可能會(huì)接收到一個(gè)強(qiáng)勁的信號(hào)，卻根本意識(shí)不到——那是一團(tuán)無(wú)法辨認(rèn)的外星混合氣體正大喊著“有生

命！”

麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授薩拉·西格是一名天才研究員，是致力在不遠(yuǎn)的將來(lái)找到另一個(gè)地球的科學(xué)長(zhǎng)跑中的領(lǐng)導(dǎo)者。她決定解決這一難題，提出了一個(gè)可能表明外星生命存在的化合物的名單。她和幾個(gè)生化領(lǐng)域的同事花了幾年時(shí)間，確定了與地球生命息息相關(guān)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(shuō)：“最終的理論是，或許我們應(yīng)該考慮所有潛在的氣體形式的分子。為何不統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行考慮呢？我只是以任何可能的方式將它們組合起來(lái)，就像用所有方式將字母表中的字母進(jìn)行組合?！?/p>

目前仍然存在的一個(gè)問(wèn)題是，要確定哪些分子對(duì)應(yīng)對(duì)生物學(xué)來(lái)說(shuō)有用的組合方法，而哪些不對(duì)應(yīng)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(kāi)始。

西格說(shuō)：“我們必須得足夠幸運(yùn)，才能發(fā)現(xiàn)這么幾顆行星。我不想錯(cuò)過(guò)任何東西。我不想錯(cuò)過(guò)是因?yàn)槲覀儾粔蚵斆?，不能夠想到一些分子?！?