在與地球截然不同的世界上，我們認(rèn)為的“生命信號”可能并不那么準(zhǔn)確。
近期，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，我們原本認(rèn)為是生命跡象的標(biāo)志可以由非生物過程激發(fā)出來。美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校的天文學(xué)家凱文·弗朗斯認(rèn)為，要想獲得一個(gè)行星上真實(shí)的生命跡象，你必須超越行星本身，去觀測它所環(huán)繞的那顆閃耀的恒星。
因此，弗朗斯設(shè)計(jì)了西斯廷(SISTINE)計(jì)劃，并于近期在新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場完成了發(fā)射任務(wù)。它將紫外光譜儀搭載在Brant IX探空火箭上飛行15分鐘，觀察遙遠(yuǎn)的恒星，以幫助明晰圍繞它們運(yùn)行的行星上的生命跡象。
紫外線也可以“制造”生命跡象
“一般而言，被我們稱為宜居帶中的行星要求具備合適的溫度，以及液態(tài)水。”中科院云南天文臺研究員郭建恒在接受采訪時(shí)表示，如果在此基礎(chǔ)上，這些行星的大氣中探測到有相當(dāng)?shù)难醮嬖冢敲次覀儠诖@是個(gè)宜居星球。
氧被稱為生命標(biāo)志物，一直以來都是我們判斷地外生命是否存在的一個(gè)重要指標(biāo)，地球氧氣的“進(jìn)化史”似乎很好地證明了這一點(diǎn)。46億年前，地球剛剛形成時(shí)，空氣中的二氧化碳是今天的200倍。當(dāng)時(shí)生存在地球上的是一些厭氧生物，它們吸入二氧化碳，將氧氣作為一種廢物排出。直到后來的“大氧化”事件發(fā)生，永久的改變了地球的大氣層，才有了后面一系列的生命進(jìn)化史。可以說，沒有地表生命，大氣中就不會有氧氣。
因此，探測行星大氣中的氧氣一直以來都是我們尋找地外生命的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，近期天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，光探測行星是不夠的，因?yàn)樗鶉@的恒星很有可能會制造出迷惑的“假象”。
恒星如何“使詐”?罪魁禍?zhǔn)灼鋵?shí)是恒星的紫外線。中科院國家天文臺研究員王煒表示：“恒星發(fā)出的紫外線輻射能量很高，能輕易打開二氧化碳分子和水分子的分子鍵，使分子中的原子獲得自由，而兩個(gè)氧原子組合起來就會形成氧分子。換句話說，恒星的紫外輻射也會導(dǎo)致行星上產(chǎn)生氧氣分子。”因此，這些指標(biāo)既可以被解釋為存在地外生命，也可以被解釋為是由恒星紫外輻射產(chǎn)生的虛假生命信號。
“因此，要在行星上尋找地外生命，我們必須了解其圍繞恒星的紫外輻射特性。”郭建恒表示。
西斯廷任務(wù)先行測試技術(shù)儀器
因此，弗朗斯發(fā)布了西斯廷任務(wù)，觀察具有行星的恒星在遠(yuǎn)紫外波段的輻射情況，以便更好地區(qū)分行星上的氧氣是由生命過程產(chǎn)生還是紫外線產(chǎn)生。
“對恒星遠(yuǎn)紫外的觀測是較為困難的。在過去的幾十年里，僅僅有幾個(gè)儀器開展了這方面的工作。”郭建恒表示，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是其中的一個(gè)。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是一臺功能很強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，它覆蓋了紫外、可見光和紅外的波段。在紫外波段的觀測主要依賴于COS和STIS兩臺儀器。
“和SISTINE相比，在90—120納米的波段，COS和STIS的探測能力不夠強(qiáng)，而西斯廷能夠很好的探測91.2—160納米的波長范圍。”郭建恒在采訪中說。
本次的觀測目標(biāo)是顆白矮星的氣體星云NGC6826。行星狀星云是中小質(zhì)量恒星死亡之后的產(chǎn)物，紫外輻射強(qiáng)，有許多尖銳的譜線。“這次觀測主要是為了測試西斯廷的儀器。”王煒表示，SISTINE將為新的大型空間項(xiàng)目提供技術(shù)驗(yàn)證，包括紫外探測器和新的光學(xué)鍍膜技術(shù)等。
西斯廷還可以測量耀斑，或明亮的恒星爆炸，這些耀斑會同時(shí)釋放出強(qiáng)劑量的遠(yuǎn)紫外光。頻繁的耀斑會把適宜居住的環(huán)境變成致命的威脅。
不過， 由于西斯廷的任務(wù)是搭載在Brant IX探空火箭上進(jìn)行15分鐘的飛行觀測，觀測時(shí)間短，觀測的目標(biāo)有限。“作為對新技術(shù)的測試性探測是可以的，長期觀測的優(yōu)勢不太明顯。”郭建恒表示。
西斯廷計(jì)劃2020年再次飛行，觀測距離地球4.37光年的半人馬座阿爾法三星系統(tǒng)中的兩顆恒星。在這兩顆恒星中，其中有一顆擁有離地球最近的系外行星。
值得一提的是，“除了氧氣之外，葉綠素也是能夠證明生命存在的直接證據(jù)。如果行星上存在大片的森林，植物會吸收綠光從而導(dǎo)致行星在0.7微米的反射光譜降低，而這一現(xiàn)象在未來是可能被觀測到的。”王煒表示。
實(shí)習(xí)生 林文慧 本報(bào)記者 徐 玢
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