打破认知?新研究发现:外星生命可能并不依赖水,而是另有溶液我们人类一直有个梦想,就是在宇宙中找到其他生命。从科幻小说到天文观测,这个话题永远能勾起人们的好奇心。
但你有没有想过,我们寻找外星生命的思路,可能从一开始就错了?麻省理工学院的天体物理学家萨拉·西格尔就提出了一个大胆的观点:在寻找外星生命的过程中,我们可能被一个最大的"干扰项"带偏了方向。这个干扰项是什么呢?就是水。
从小到大我们都被告知,水是生命之源。地球上的生命离不开水,所以我们想当然地认为,其他星球上要有生命,也必须有水。
于是乎,天文学家找外星生命,第一件事就是看这颗行星在不在"宜居带"里。什么是宜居带?就是距离恒星不远不近,温度刚好能让液态水存在的区域。
但问题来了,凭什么生命一定需要水呢?有没有可能,外星生命用的是别的溶剂?这个问题听起来有点颠覆常识,但科学家们真的在认真思考。
要理解这个问题,我们得先说说什么是"生物签名"。所谓生物签名,就是生命存在的迹象。比如,某种气体如果只有生命才能大量产生,那它就可以作为生物签名气体。
地球上最典型的例子就是氧气。我们呼吸的氧气,大部分都是植物和藻类通过光合作用产生的。如果没有生命,地球大气里的氧气会很快和岩石、矿物质反应掉,不会剩下这么多。
所以科学家就想,如果我们在遥远的系外行星大气里发现了大量氧气,那不就说明那里可能有生命吗?但问题没这么简单。西格尔指出,可能作为生物签名的气体,少说也有几十种,甚至上百种。氧气只是其中之一,而且不一定是最靠谱的。
为什么这么说呢?因为有些非生命的过程也能产生氧气。比如,紫外线照射水分子,把水分解成氢气和氧气,氢气飘到太空,氧气就留下来了。这种情况下,行星大气里有氧气,但完全和生命没关系。
反过来,有些星球上有生命,但它们不产生氧气。那我们岂不是就错过了?这就是西格尔说的"最大的干扰项"——我们太执着于找和地球一样的生命,反而可能忽略了真正的外星生命。
说到找系外行星和它们的大气,现在科学家主要用两种方法。一种叫凌日法。就是当行星从恒星前面经过的时候,会挡住一部分星光。我们通过观察星光变暗的程度和时间,就能推算出行星的大小和轨道。
更妙的是,当行星挡在恒星前面时,星光会穿过行星的大气层。不同的气体会吸收不同波长的光,就像指纹一样。我们分析穿过大气的星光,就能知道大气里有哪些气体。
这就像拿手电筒照一层雾,手电筒是恒星,雾就是行星大气。有些光穿过去了,有些被挡住了。通过分析穿过去的光,我们就能知道雾里有什么。
另一种方法叫径向速度法。就是行星围着恒星转的时候,会用引力拉扯恒星,让恒星也跟着轻微晃动。我们通过观察恒星光谱的微小变化,就能推算出行星的质量。
这两种方法各有优劣。凌日法能看到行星大气,但只能看到轨道刚好对着我们的行星,数量很少。径向速度法能找到更多行星,但看不到大气。
找到行星之后,科学家还会研究行星的其他特征,比如质量、大小、平均密度。通过这些数据,我们能大概判断行星是由什么构成的。
比如水星密度很大,说明它有个巨大的铁核。木星、土星密度很低,说明它们主要是氢和氦组成的气态巨行星。但对于那些介于地球和木星之间的行星,就很难判断了。
它们可能是岩石行星,可能是气态行星,也可能是水做的"海洋行星"。这时候就需要研究行星大气,来反推行星内部的情况。
西格尔说,遥远的行星,我们真的才刚开始了解。它们可能有和地球略有不同的地壳、表面和内部结构。火山和喷口可能喷出和地球不一样的化合物。
这些非生命过程产生的气体,可能会让我们误以为找到了生命。这就是研究系外行星最让人头疼的地方,不确定性太多了。我们总觉得科学是真理,是黑白分明的。
但实际上,在很多前沿科学领域,我们都要和"可能"、"也许"、"大概"这样的词打交道。西格尔坦言,做系外行星研究,她最大的感受就是有太多的"可能"。在科学领域,要接受这种不确定性其实挺难的。
当我们找到第一个疑似生命迹象的时候,不会是"找到了!"这样的狂喜,而会是"有几种可能性,其中一种是生命"。可能是生命,也可能是火山,还可能是我们还没想到的其他原因。
那我们这一代人,到底能不能找到外星生命呢?西格尔的回答很务实。她说,我们这一代更可能找到的是"生物签名候选天体",而不是百分之百确认的生命迹象。
什么意思呢?就是找到一些行星,它们的大气成分有点奇怪,用非生命过程不太好解释,生命是可能性之一。但要百分之百确认那就是生命,可能还需要更长的时间,更好的望远镜,更多的证据。
不过话说回来,我们是人类历史上第一代真正有能力去寻找外星生命的人。光是这一点,就足够令人兴奋了。
想想看,几千年前,人类只能抬头看星星,猜测上面有没有神仙。几百年前,我们发明了望远镜,看到了行星的真面目。几十年前,我们开始寻找太阳系外的行星。
而今天,我们已经开始分析那些遥远行星的大气,试图从中找到生命的蛛丝马迹。也许我们这一代找不到答案,但我们正在为后代铺路。
总有一天,人类会知道,我们在宇宙中是不是孤独的。在那一天到来之前,我们能做的,就是保持好奇,保持开放的心态。毕竟,宇宙那么大,如果只有我们,那岂不是太浪费空间了?
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