宇宙中其他星球是否有生命，是人類幾千年來一直在思考的問題；在過去的幾十年裏，人類在尋找太陽係以外生命跡象方麵取得了長足的進步。像美國宇航局（NASA）開普勒太空望遠鏡這樣的任務，已經幫助我們(men) 記錄了數以千計的係外行星（圍繞其他恒星運行的行星）。美國宇航局目前的任務，如淩日係外行星調查衛星苔絲(si) 號(TESS)，預計將極大地增加目前已知的係外行星數量。

預計將有數十顆地球大小的岩石行星，在其恒星的宜居帶內(nei) 運行，在遙遠的地方，水可能以液體(ti) 的形式存在於(yu) 表麵，而這些都是尋找生命的好去處。這將通過即將發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等任務來實現，該望遠鏡將通過在紅外波長進行觀測來補充和擴展哈勃太空望遠鏡的發現，預計將於(yu) 2021年發射，並將能讓科學家確定岩石係外行星的大氣中是否有氧氣，地球大氣中的氧氣是微生物和植物進行光合作用的結果。

就係外行星與(yu) 地球相似的程度而言，它們(men) 大氣中的氧氣也可能是生命的跡象。不過，並不是所有的係外行星都與(yu) 地球相似，有些會(hui) 是，但另一些會(hui) 與(yu) 地球有很大的不同，以至於(yu) 氧氣不一定來自生命。那麽(me) ，有了所有這些現在和未來要研究的係外行星，科學家們(men) 如何將研究範圍縮小到氧氣最能代表生命的那些行星呢？為(wei) 了回答這個(ge) 問題，由亞(ya) 利桑那州立大學(ASU)領導的一個(ge) 跨學科研究小組，研究了一個(ge) 名為(wei) “可探測性指數”的框架。

圖示：左邊產(chan) 氧生物圈（光合作用/呼吸作用）由陸地的養(yang) 分徑流提供。右邊，如果你在地球上增加足夠的水來覆蓋所有的土地，那麽(me) 營養(yang) 徑流就會(hui) 停止，這極大地減少了生物圈能產(chan) 生的氧氣量。

這個(ge) 框架工具可能有助於(yu) 確定需要額外研究的係外行星優(you) 先順序，其研究成果發表在《天體(ti) 物理學》期刊上。亞(ya) 利桑那州立大學分子科學學院的主要作者唐納德·格拉澤說：該指數的目標是為(wei) 科學家提供一種工具，以選擇最好的觀測目標，並最大限度地增加探測生命的機會(hui) 。對於(yu) 像地球這樣的行星來說，氧氣探測指數很高，這意味著地球大氣中的氧氣肯定是來自生命，而不是其他原因，看到氧氣就意味著可能有生命。

該研究小組一個(ge) 令人驚訝的發現是，係外行星的探測指數直線下降，與(yu) 地球沒有太大不同。雖然地球表麵大部分覆蓋著水，但地球上的海洋隻占地球質量的一小部分(0.025%)。相比之下，太陽係外的衛星通常接近50%的水冰。亞(ya) 利桑那州立大學地球與(yu) 太空探索學院的合著者史蒂文·德施說：很容易想象，在太陽係這樣的另一個(ge) 太陽係裏，一顆類似地球的行星可能隻有0.2%的水，這將足以改變探測指數。

即使觀測到氧氣，也不能說明這些行星上存在生命。這是因為(wei) ，一顆水含量為(wei) 0.2%的類地行星（大約是地球的8倍）不會(hui) 有裸露的大陸。沒有陸地，雨水就不會(hui) 經受住岩石的考驗，也不會(hui) 釋放出磷等重要的營養(yang) 物質。光合作用的生命，不能以與(yu) 其他非生物來源相媲美的速率產(chan) 生氧氣。可探測性指數告訴我們(men) ，僅(jin) 僅(jin) 觀測係外行星大氣中的氧氣是不夠的，還必須觀測海洋和陸地，這改變了天文學家在係外行星上尋找生命的方式。

可以幫助我們(men) 解讀對係外行星所做的觀察，幫助選擇尋找生命的最佳目標係外行星，還能幫助我們(men) 設計下一代太空望遠鏡，這樣就能獲得對生命做出積極識別所需的所有信息。來自不同領域的科學家聚集在一起創建了這個(ge) 索引，該團隊的成立得到了美國國家航空航天局(NASA)係外行星係統科學(NExSS)項目的推動，該項目為(wei) 跨學科研究提供資金，以製定在係外行星上尋找生命的戰略，包括理論和觀測天體(ti) 物理、地球物理、地球化學、天體(ti) 生物學、海洋學和生態學。

這種研究需要不同的團隊，不能作為(wei) 單獨的科學家來做，研究團隊希望這個(ge) 可探測性指數框架能被用於(yu) 尋找外星生命。在太陽係以外的行星上發現生命，將改變我們(men) 對宇宙中所處位置的整個(ge) 理解。美國宇航局在尋找生命方麵投入了很大的精力，研團隊也希望這項工作能在我們(men) 尋找生命時，最大限度地增加發現生命的機會(hui) 。

博科園｜www.bokeyuan.net

博科園｜研究/來自：亞(ya) 利桑那州立大學

研究發表期刊《天體(ti) 物理學》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab822d

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