太阳系外是否有生命?寻找这个问题的答案犹如寻觅一座圣杯。
目前,天文学家已发现4000多颗系外行星,研究这些行星的重要目标之一,就是找到另一个适宜人类居住的星球,为未知的将来寻找下一个家园。
加拿大麦吉尔大学物理系教授尼古拉斯·考恩和学生伊芙琳·麦克唐纳花了10多年时间观测地球大气,探求地球“指纹”。他们表示,在寻找类地系外行星时,可以利用地球“指纹”锁定目标。日前,他们的研究结果发布在《皇家天文学会月刊》上。
什么是地球“指纹”?为何能帮助我们寻找系外行星上的生命?这种方法可靠吗?
光谱特征中的生物标志
地球“指纹”是指地球大气的光谱。“大气不同成分在特定温度、压强下,会产生独特的光谱特征。”中科院紫金山天文台副研究员陈果告诉科技日报记者。
如何获得大气光谱?天文学家使用的是凌星法。凌星指的是系外行星从它们的宿主恒星前面经过,导致恒星星光出现跌落。在凌星时刻,恒星的一小部分光线被行星大气层筛过,行星大气层中的成分便在光谱中留下了特有的“指纹”。“通过比较凌星前后的光谱,就可以推测行星大气中可能存在哪些分子。”南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇告诉科技日报记者。
地球“指纹”中包含了甲烷和臭氧成分,这被称为生物标志。对此,陈果解释道:“臭氧和甲烷这两种分子在自然条件下会产生化学反应,从而导致甲烷或者臭氧减少。所以,除非有外力干预,否则我们不会看到臭氧和甲烷长期稳定地共存。而外力干预的途径之一,就是存在生命活动产生的生化过程,这一过程能不断地补充大气中的臭氧或者甲烷。因此,观测到臭氧和甲烷共存,是确认某一星球上存在生命特征的途径之一。”
如果在大气的光谱中发现水蒸气,则可能意味着这个星球具有独特的温度、压强条件,以及液态水存在的可能。“而从目前人类认知来说,液态水是生命赖以生存的基本条件之一。因此,发现水蒸气是寻找生命迹象的第一步。”
同样,氧气也是目前人类生存的基本条件之一。若能发现臭氧,则这个星球很可能存在氧气。臭氧层还能吸收临近恒星的紫外辐射,这对生物免受过量紫外辐射,维持宜居环境极为重要。
“如果能够在一颗系外类地行星的‘指纹’中发现类似地球凌日光谱的生物标志,那在很大程度上说明了这个系外类地行星很可能也存在着生命。”陈果表示。
寻找路灯下的萤火虫
知道地球大气成分并不难,为何我们还要用凌星光谱的方法来获得其“指纹”?
“正是因为我们不需要凌日光谱就能知道地球大气成分,才能很好地去验证凌日、乃至凌星光谱在研究行星大气组成时的适用性和可靠性。”陈果说,凌星光谱更多的目的还是在研究系外行星大气的组成,进而寻找宜居的系外行星。
但这一方法存在局限性。凌星法的本质是研究凌星造成的恒星星光变化。“但造成恒星星光变化的因素不仅只有行星大气,还有可能来自恒星本身的活动。就像太阳的黑子、亮斑等,这些都有可能‘污染’测量凌星光谱。此外,凌星光谱局限于研究晨昏线的大气,并且难以深入到非常底层的大气层。”陈果告诉记者。
周礼勇也谈到,系外行星距离地球比较远,所以当它们掠过宿星表面时,我们很难区分哪一部分光线是从行星大气中穿透过来的。“你能想象,在1000公里以外寻找路灯下的一只萤火虫有多难吗?用凌星光谱探测大气成分比这更难。”
不过,即使我们在一颗星球的光谱中看到生物标志,也并不能就此断言其一定存在着生命;看不到“生物标志”,也未必没有存在生命的可能性。因为生命本身很复杂,适宜生命存在的条件也没有绝对标准。“只能说凌星光谱给我们提供了窥探生命痕迹的一个视角。”周礼勇说。(实习记者代小佩)
关键词: 地球指纹
凡本网注明“XXX(非中国微山网)提供”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和其真实性负责。
大众网·海报新闻记者张稳吕乐田阳孙震泰安报道时值深秋,泰安市邱家店镇姚家坡村迎来了一年中最忙碌的时节——作为全国最大的“秋裤村”,每
2022-10-29 18:34
在中国,每12秒有1人发生卒中,每21秒有1人死于卒中,脑血管病已成为中国居民第一位的死亡原因,早期预防显得尤为重要。每年10月29日是“世界
2022-10-29 18:39
10月28日上午,全国首个航运企业集成化审批服务平台在青岛自贸片区启动。该平台运用数据中台、AI人工智能、电子签名等技术,将涉及水路运输、
2022-10-29 18:37
海报评论员朱延鲁10月28日,山东公布了2022年前三季度全省经济运行数据。根据地区生产总值统一核算结果,前三季度,全省生产总值为64409亿元,
2022-10-29 18:31
作为正规医院,南昌丰益肛肠医院在改善就医环境、降低就医费用、优化就医流程方面下功夫;实行的无假日医院制度,为上班族看病提供便利;通过
2022-10-29 17:53
10月28日,山东发布了前三季度的全省经济运行情况。前三季度全省生产总值64409亿元,同比增长4 0%。跑赢3 0%的全国大盘,经济大省山东交出了一
2022-10-29 15:41
大众网·海报新闻记者解强民通讯员姜雁群济南报道10月28日,济南轨道交通3号线二期设备工程开工活动在稻香站举行,标志着济南轨道交通3号线二
2022-10-29 15:32
大众网·海报新闻记者梁雯济南报道11月9日至10日,2022全国中小企业数字化转型大会将于山东国际会展中心举行。本次大会主题为“创新引领发展数
2022-10-29 15:36
大众网·海报新闻记者孙杰济南报道10月28日,由中国联合国协会主办、外交部国际司支持、山东大学承办的第十八届中国模拟联合国大会开幕。此次
2022-10-29 15:42
测评每天护肤一小步变美就更进一步啦,因为对于好肌肤,我们不管是化妆还是素颜都会显得好看,今天想和大家分享一下本人亲自测评护肤品--郑
2022-10-29 14:12