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科學(xué)家預(yù)計，幾乎星系中的每顆恒星周圍都可能有行星環(huán)繞。在太陽系之外的行星被稱為“系外行星”。系外行星的發(fā)現(xiàn)速度非常迅速，自1992年第一次發(fā)現(xiàn)以來，我們已經(jīng)確認(rèn)找到了超過3700顆的系外星系。接下來我們想要知道的是：在這些行星中，是否存在著可以孕育出生命的星球？如果有的話，當(dāng)我們在別的星球看見生命時，能否將它們識別出來？

○ 目前已確認(rèn)的3700個系外行星，被按照溫度和質(zhì)量分為18種類別。每種類別中的系外行星數(shù)量顯示在每一格的中心，左下角顯示的為百分比。圖中還顯示了恒星系統(tǒng)的數(shù)量（右上角）。詳見：《>3700個未知世界》。| 圖片來源：PHL @ UPR Arecibo

為了回答這些問題，NASA于三年前成立了NExSS這樣的一個專門用于研究系外行星系統(tǒng)科學(xué)的國際科學(xué)家網(wǎng)絡(luò)。NExSS集結(jié)了各個學(xué)科領(lǐng)域的頂級研究人員，目的是為了更好的理解該如何描繪以及尋找系外行星上的生命跡象——也就是所謂的生物特征。生物特征可以被定義為任何為生命存在提供證據(jù)的現(xiàn)象、物質(zhì)或物質(zhì)組。這些生物特征包括影響地球大氣化學(xué)成分的氣體，以及由于生物體在海洋和陸地上的居住而導(dǎo)致的星球表面特征的改變。

不久前，NExSS的科學(xué)家們在《天體生物學(xué)》上發(fā)表了五篇全面的綜述論文，對最有可能的生命特征進(jìn)行了盤點(diǎn)。論文提出了在搜尋系外生命過程中存在的幾個問題，并提出了相應(yīng)的解決方案。其中的一個主要問題是，科學(xué)家需要知道如何區(qū)分那些真正有生命的世界，以及那些“偽裝”成有生命的貧瘠星球。

○ 發(fā)表于《天體生物學(xué)》的一系列論文是由一批天體生物學(xué)、行星科學(xué)、地球科學(xué)、太陽物理學(xué)、天體物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的頂級研究人員在近兩年的研究成果。| 圖片來源：[1]

由于我們目前無法前往這些系外行星，因此必須依靠望遠(yuǎn)鏡來搜索這些生命跡象。而這種級別的觀測需要將我們將望遠(yuǎn)鏡技術(shù)推向極限。萬眾矚目的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）雖然一再被推遲發(fā)射，但一旦投入運(yùn)行，將可以探索一些小型巖石行星的大氣層。其他的一些天文臺，例如位于智利的巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡（GMT）和極大望遠(yuǎn)鏡（ELT），正計劃裝備一系列精密的儀器，以能夠探測到遙遠(yuǎn)世界的第一批生物印記。這些新的技術(shù)不僅可以改善對遙遠(yuǎn)星球的大小和軌道的評估，還可以更深入地分析它們的大氣與表面的屬性。通過觀察到的這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家或許便可以確定在這些行星上是否有潛在的生命。

○ 生命可以在大氣層和行星表面留下“指紋”。這些潛在的生命跡象，或者說生物特征，可以被望遠(yuǎn)鏡檢測到。| 圖片來源：NASA/Aaron Gronstal

在新發(fā)表的論文中，科學(xué)家表示他們將計劃搜尋的信號類型主要有兩類：一類是生物可以產(chǎn)生的氣體，例如植物和微生物可通過光合作用產(chǎn)生的氧氣。另一種是對由生物體所反射回的光線進(jìn)行收集，例如顏色（如葉子的綠色）、或?yàn)楹Ｑ笾械脑孱愄峁╊伾纳亍?/span>

我們從地球上就可以觀察到遙遠(yuǎn)世界中的這類生物特征，但這些生物特征對于一些新的系外行星將可能非常不同。例如，許多已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的有潛力存在生命的行星，圍繞著的都是比較冷的恒星，這些恒星釋放的光處于光譜中的紅外波段，而不是像太陽那樣釋放出大量的可見光。

因此面對“一個有生命的星球?qū)⑹鞘裁礃幼?/strong>”的問題，我們必須接受更多的可能性。在一個星系中，存在著如此眾多且多樣化的星球，因此生命完全可能出現(xiàn)在非常不同的環(huán)境中。例如，我們可能會找到紫色的生命，而不是我們熟悉的那些在地球上由綠色主導(dǎo)的生命形式。因此對科學(xué)家來說，將廣泛的生物特征納入考量是非常有必要的。

科學(xué)家斷言，氧氣作為在地球上由光合生物產(chǎn)生的氣體，也仍可能是其他星球最有前景的生物特征，但這也并不絕對。行星上的一些非生物過程也同樣可能產(chǎn)生氧氣。并且，就算某顆行星看起來缺乏可探測水平的氧氣，但它仍然有可能存在生命——這正是發(fā)生在地球大氣聚集氧氣之前的情況：在生命已經(jīng)非常豐富的早期地球上，我們并無法尋得氧氣的蹤跡。因此這個故事告訴我們的是，看到或看不到某種單一的生物特征并不能證明或否定生命的存在，我們更應(yīng)關(guān)注的是整體環(huán)境。

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