也許用不了多久，就真的能找到外星人了

雖然這看起來并不像一條“新聞”，但對天文學家們來說，目前的情況已經(jīng)足夠讓人欣喜—截至2013年4月，我們已經(jīng)確認數(shù)百顆太陽系外行星，其中包括：氣態(tài)巨行星，即類似土星和木星以及更龐大的大質(zhì)量行星（640顆）；類海王星，與海王星相近的較小的氣態(tài)行星（136顆）；超級地球，介于2～10倍地球質(zhì)量之間、巖質(zhì)或氣態(tài)的行星（69顆）；類地行星，大小與地球、金星或者火星相仿的巖質(zhì)行星（16顆）。

這意味著，在它們中間，我們很可能會發(fā)現(xiàn)系外生命。

發(fā)現(xiàn)“超級地球”

科學家們曾認為，尋找太陽系外的行星過于困難，因此幾乎沒有人搜尋它們。直到1995年，先是瑞士科學家米切爾·梅厄和迪迪埃·奎羅茲宣布發(fā)現(xiàn)了第一顆系外行星—飛馬51b，接著到了1996年1月，美國天文學家杰弗里·W·馬西又宣布，他和搭檔R·保羅·巴特勒發(fā)現(xiàn)了圍繞類太陽恒星轉(zhuǎn)動的第二顆和第三顆行星。

僅對幾顆恒星進行搜索，天文學家就發(fā)現(xiàn)了三顆行星，這表明還有數(shù)量可觀的行星有待發(fā)現(xiàn)。

一個古老的問題是：在那些行星上，到底有沒有哪怕是最原始的生命形式？科學家們只能在行星大氣中尋找高活性分子存在的證據(jù)，例如氧氣—除非有某種可進行新陳代謝的生物體不斷補充，否則氧氣很快就會消失。

為此，美國航空航天局計劃發(fā)射一系列空間望遠鏡，這個計劃的高潮部分，是在軌空間望遠鏡“類地行星搜索者干涉儀”的發(fā)射，它將耗資數(shù)十億美元，預(yù)計發(fā)射時間為2020年左右。

天文學家一度認為，對太陽系外行星大氣的了解，絕不是一時半會兒就可以做到的。但他們錯了。年輕一代科學家的加入，為探測太陽系外行星帶來了全新的想法和發(fā)展。2001年，天文學家在一顆太陽系外行星的大氣中發(fā)現(xiàn)了鈉，此后，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了甲烷、二氧化碳、一氧化碳以及水。通過研究太陽系外行星的大氣，天文學家甚至還發(fā)現(xiàn)有間接的證據(jù)表明，一些行星的某部分可能是由鉆石組成的。

“到目前為止，如果算上還沒有發(fā)表的結(jié)果，我們已經(jīng)對30～50顆行星的大氣有了一定的了解。”美國加州理工學院的天體物理學家希瑟·克努森說。

但這些發(fā)現(xiàn)還遠不足以證明地外生命的存在—這并不奇怪，因為克努森所談?wù)摰慕^大多數(shù)行星都是溫度很高的類木行星，它們到各自宿主恒星的距離，比水星到太陽的距離還要近。不過，克努森及其他天文學家已經(jīng)開始探測更多較小的太陽系外行星的大氣。這些行星被稱為“超級地球”，質(zhì)量介于2～10個地球質(zhì)量之間。

2013年4月，開普勒空間望遠鏡發(fā)現(xiàn)了兩顆大小不足地球2倍的行星，它們的溫度都允許生命存在，這一發(fā)現(xiàn)暗示，生命宜居的行星其實大量存在。因此，雖然這兩顆行星（被稱為開普勒62e和62f）距離過于遙遠而無法仔細研究，但天文學家還是相信，用不了多久，他們就能在類地行星的大氣中尋找生命跡象。

最終的研究對象是大氣層

自2011年起，天文學家平均每周都能發(fā)現(xiàn)三顆太陽系外行星—其中有一些還位于“宜居帶”中，那里允許液態(tài)水的存在。天文學家估計，銀河系中存在1000多億顆行星。

現(xiàn)在，一些天文學家開始尋找那些有著較長軌道周期的行星。這些行星遠離它們的宿主恒星，因此會比早先發(fā)現(xiàn)的類木星的溫度低。“長久以來，我們都一直局限在溫度為1500K、2000K的行星，它們的溫度實在太高了。”克努森說。在這些行星上，“大氣中的絕大多數(shù)碳會和氧結(jié)合，形成一氧化碳，真正有意思的事情出現(xiàn)在當溫度降低到1000K以下時，碳和氧會形成甲烷。”

盡管存在著不確定性（因為純粹的地質(zhì)活動也能產(chǎn)生甲烷），但作為生物活動的信號，甲烷尤其吸引人。氧，尤其是臭氧—由三個氧原子組成的高活性分子，更可能是生命存在的信號。

對于溫度適中的“超級地球”，天文學家則在密切關(guān)注這些行星上的各種活動跡象。“所有這一切僅僅是一個練習。”美國天體物理學家希格說，“我的意思是，研究‘超級地球’確實很有意思，但對于像我這樣的人來說，這類行星只不過是一塊墊腳石，我們最終的研究對象，將會是真正的‘地球’大氣層。”

不過，在詹姆斯·韋布空間望遠鏡以及新一代巨型地面望遠鏡投入使用前，可能還沒法找到其他“地球”。即便有了這些強大的設(shè)備，也要花費成千上萬個觀測小時，才可能找到其他“地球”。就算到那個時候也未必會清楚，到底能否探測到生命跡象。為此，天文學家可能仍然需要“類地行星搜索者”，但這個項目的經(jīng)費已被大幅削減，確切的發(fā)射時間目前還不好說。

（更多內(nèi)容請見《科學美國人》中文版《環(huán)球科學》2013年8月號）

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