于巧峰

數(shù)千億顆行星仿佛陷于銀河系的巨大旋渦中。從地球這個位于旋渦螺旋臂的孤僻行星上，我們開始了對宇宙空間的探察。我們早已模糊地看到那些環(huán)繞著遙遠(yuǎn)恒星的行星發(fā)出的光芒，甚至還通過分析那些光芒的微弱蹤跡來研究一些行星的大氣層。

但是，美國航空航天局系外行星計劃的最終目標(biāo)是找到現(xiàn)存生命的明確跡象。達(dá)到這個目標(biāo)需要多長時間，取決于兩個未知條件：星系中的生命存在率和我們進(jìn)行初步探索的運氣。

我們早期的行星發(fā)現(xiàn)任務(wù)，例如美國航空航天局的開普勒任務(wù)及其新任務(wù)“K2”，以及即將升空的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡，可能會找出存在潛在宜居世界的基本證據(jù)。或許“K2”對更近更亮的恒星的考察，會在恒星宜居帶間意外發(fā)現(xiàn)一顆地球大小的行星，近到足以讓其他儀器能夠跟蹤，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)海洋、藍(lán)天和大陸。或許部分功能用于探測氣態(tài)巨行星和超級類地行星的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡可能發(fā)現(xiàn)一個超大版本的地球。計劃于20世紀(jì)20年代中期建造完成的大視場紅外巡天望遠(yuǎn)鏡，將聚焦遙遠(yuǎn)行星發(fā)出的反射光，以檢測氧氣、水汽或其他可能存在生命的有力跡象。

但除非我們比較幸運，否則探尋生命跡象可能要花費幾十年。發(fā)現(xiàn)另一個隱匿于星空中的如藍(lán)白大理石般的“藍(lán)色星球”如同大海撈針，需要更大的成像望遠(yuǎn)鏡。目前，研究人員已經(jīng)在研發(fā)下一代行星探測器，并計劃于20世紀(jì)三四十年代發(fā)射升空。

光線下的外星空

我們何時能找到生命？怎樣才能知道？答案跟彩虹有著很大關(guān)系。正如艾薩克·牛頓認(rèn)識到的那樣，我們可以看到白光透過棱鏡（或透過陽光下的層層霧靄）變成了它本來的樣子：一條以波長為特征、從紫到紅的色帶。行星大氣中的化學(xué)物質(zhì)和氣體能夠吸收被稱為光譜的色帶中的特定部分，留下窄小的黑色間隙。

我們分析由恒星發(fā)出的、穿過遙遠(yuǎn)行星大氣層的光線時，是使用一種叫作光譜學(xué)的技巧，效果看起來像一個條形碼。光譜中缺失的部分告訴我們外星大氣中存在哪些成分。

黑色間隙的一種模式可能表明存在甲烷，另一種模式可能表明存在氧氣。若這些氣體同時存在，則證明這里很可能存在生命?；蛘呶覀円部赡芸吹揭粋€“條形碼”顯示有碳?xì)浠衔镎谌紵?，換句話說就是顯示有煙霧存在。即便沒有竊聽到外星人的談話，我們也能通過這個星球的污染來了解他們較為先進(jìn)的技術(shù)。

取樣更多外星生命的組合方法

世界上存在著我們未知的生命。盡管探尋像我們一樣的生命合乎情理，我們卻依然不知道外星生命是否真的像我們期待的那樣。如果外星人是由不同于地球生命的分子構(gòu)成的，我們可能會接收到一個強勁的信號，卻根本意識不到——那是一團(tuán)無法辨認(rèn)的外星混合氣體正大喊著“有生

命！”

麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授薩拉·西格是一名天才研究員，是致力在不遠(yuǎn)的將來找到另一個地球的科學(xué)長跑中的領(lǐng)導(dǎo)者。她決定解決這一難題，提出了一個可能表明外星生命存在的化合物的名單。她和幾個生化領(lǐng)域的同事花了幾年時間，確定了與地球生命息息相關(guān)的六種基本元素的混合物，這六種元素分別為：碳、氮、氧、磷、硫和氫。然而，這些組合在地球上是找不到的。

西格說：“最終的理論是，或許我們應(yīng)該考慮所有潛在的氣體形式的分子。為何不統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行考慮呢？我只是以任何可能的方式將它們組合起來，就像用所有方式將字母表中的字母進(jìn)行組合?！?/p>

目前仍然存在的一個問題是，要確定哪些分子對應(yīng)對生物學(xué)來說有用的組合方法，而哪些不對應(yīng)有用的組合方法。盡管如此，這可能只是追尋真正的外星生物、傳輸外星氣體和化合物的開始。

西格說：“我們必須得足夠幸運，才能發(fā)現(xiàn)這么幾顆行星。我不想錯過任何東西。我不想錯過是因為我們不夠聰明，不能夠想到一些分子?！?