为了寻找外星生命,天文学家将在遥远行星的大气层中寻找线索

TRAPPIST-1e 是一颗岩石系外行星,位于一颗距离地球 40 光年的恒星宜居带内,可能有水和云,正如这位艺术家的印象中所描绘的那样。 图片来源:NASA/JPL-Caltech/Wikimedia Commons

生命的成分是 传遍整个宇宙. 虽然地球是宇宙中唯一已知的有生命的地方,但探测地球以外的生命是一个 主要目标现代天文学行星科学.

我们是两个研究的科学家 系外行星天体生物学. 在很大程度上要归功于像詹姆斯韦伯这样的下一代望远镜,像我们这样的研究人员很快就能测量其他恒星周围行星大气的化学成分。 希望这些行星中的一个或多个将具有生命的化学特征。

可居住的系外行星

生活 太阳系中可能存在 有液态水的地方——比如火星上的地下含水层或木星卫星欧罗巴的海洋中。 然而,在这些地方寻找生命是非常困难的,因为它们很难到达,而且探测生命需要发送一个探测器来返回物理样本。

许多天文学家认为有 围绕其他恒星运行的行星上存在生命的好机会,这可能就是 生命将首先被找到.

理论计算表明,大约有 3亿颗潜在宜居行星 仅在银河系中 几个可居住的地球大小的行星 在距地球仅 30 光年的范围内——基本上是人类的银河系邻居。 到目前为止,天文学家已经 发现超过 5,000 颗系外行星,包括数百个可能适合居住的,使用 间接方法 衡量一颗行星怎样影响它附近的恒星。 这些测量可以为天文学家提供有关系外行星质量和大小的信息,但仅此而已。

NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech/Wikimedia Commons‘> 在可居住区有许多已知的系外行星——轨道不是太多 close 到一颗水沸腾的恒星,但还没有到行星结冰的程度——太阳系和 Kepler-186 恒星系统都用绿色标记,其行星标记为 b、c、d、e 和 f。 信用: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech/Wikimedia Commons

寻找生物特征

为了探测遥远星球上的生命,天体生物学家将研究具有 与行星表面或大气相互作用. 如果大气或地表被生命改变了,光可能带有一个线索,称为 “生物印记。”

在地球存在的前半段时间里,尽管它拥有简单的单细胞生命,但它的大气层却没有氧气。 在这个早期时代,地球的生物特征非常微弱。 突然变了 24亿年前 当一个新的藻类进化出来时。 藻类利用光合作用产生游离氧——不与任何其他元素化学键合的氧。 从那时起,地球充满氧气的大气层在穿过它的光上留下了强烈且易于检测的生物印记。

当光从材料表面反弹或穿过气体时,某些波长的光比其他波长更有可能留在气体或材料表面。 这种对光波长的选择性捕获是物体具有不同颜色的原因。 叶子是绿色的,因为叶绿素特别擅长吸收红色和蓝色波长的光。 当光线照射到叶子上时,红色和蓝色波长被吸收,大部分绿色光会反射回您的眼睛。

缺失光的模式取决于与光相互作用的材料的特定成分。 正因为如此,天文学家可以通过测量来自行星的光的特定颜色来了解系外行星大气或表面的成分。

这种方法可用于识别某些与生命相关的大气气体(例如氧气或甲烷)的存在,因为这些气体会在光线下留下非常具体的特征。 它还可以用来检测行星表面的特殊颜色。 在地球上,对于 example,叶绿素和其他色素植物和藻类用于光合作用捕获特定波长的光。 这些颜料 产生特征颜色 可以使用灵敏的红外摄像机检测到。 如果你看到这种颜色从一颗遥远行星的表面反射出来,它可能意味着叶绿素的存在。

为了寻找外星生命,天文学家将在遥远行星的大气层中寻找线索