寻找光年外的生命

我们能测量系外行星的大气成分吗?
9月25日

采访

埃莉诺·巴克斯,剑桥大学

当一颗遥远的行星在银河系的几光年之外时,我们如何判断它是否可能适合居住?图1:艺术家对一颗红矮星周围行星的看法一种方法是看适居带这是一颗恒星周围不太热也不太冷的行星带,并测量恒星发出的光在穿过任何行星大气层时的光谱或颜色变化。剑桥天体物理学家埃莉诺·巴克斯向克里斯·史密斯解释说,这可以告诉你这些大气中有什么。

埃莉诺:你体内的某些分子,或者某些元素,它们会吸收并重新发出不同颜色的波长,所以如果你想象一下,看着一个白光源,你把它分成不同的颜色,就像你看到彩虹一样。我们正在寻找缺失的颜色,或者比我们预期的更强烈的颜色,这将为我们提供这些行星大气中有什么样的元素或化合物的指示。

Chris -我提到过穿过大气层的光。我们是只这样看呢,还是我们可以看一看轨道行星的反射光,然后做同样的事情?

埃莉诺-是的。所以这要困难得多,但你基本上有两种不同的方法来观察行星的光谱。你有光线穿过大气层被称为凌日,所以你看地球从的恒星前面经过,然后是我提到的其他方法,是叫做直接成像,我们正在寻找特别来自地球的光,这光,在地球居住的情况下,将光线反射系外行星的大气层,实际上是来自星。

克里斯:你正在研究的物体离你有多远?

埃莉诺:所以最近的恒星可能在4光年之外,我们确实认为那里有一颗行星,但我们不能,也许……目前最多十光年。所以,就星系的大小而言,它真的非常非常接近,更不用说宇宙的大小了。

克里斯:你是怎么做这些实验的?因为我认为来自这颗恒星的光非常明亮,与任何从隔壁的小行星反射回来的光相比,那么你如何将来自这颗恒星的光与行星本身的光相比呢?

埃莉诺:真的非常困难。

克里斯-你在摇头。

埃莉诺-是啊,太难了。所以,这是非常,非常,非常复杂的仪器,老实说,我花了大约一年的时间来了解我自己的想法。但从根本上说,我们可以把来自恒星的光聚焦在望远镜上的一个特定区域,而不是把它引开,然后希望,经过大量的后期处理,和复杂的计算机算法,得到像几个像素一样的小斑点,你指着它,你说,“那可能是一颗行星,也许,我们希望。”

Chris -所以现在你说的有点问题。

埃莉诺-是的。

克里斯-但如果我要看一颗行星,我怎么判断大气中的分子是否表明这颗行星可能适合生命居住,或者是否提供适宜的环境?你在寻找什么样的参数?

埃莉诺,我之前提到过一种叫做生物特征的东西这是我们正在寻找的重要的东西在寻找系外行星时,我们正在寻找大气层中只有生命才能产生的特定气体。人们经常使用的常见例子是大气中的氧气和甲烷,它们是一种代谢副产物,我们不能在实验室中产生它们我们在大气中看到的任何地质或光化学过程,它们必须通过生物产生。

克里斯-在火星上有一些争议,不是吗?这些甲烷泄漏。人们说:“哦,看!这可能是地下微生物或类似东西存在的证据。”他们在很大程度上放弃了这个理论,所以你仍然处于同样的情况,不是吗?因为你所能看到的只是一种化学物质的特征,你无法区分,比如不同的重或轻的形式,而生命科学家可以在地球上区分一个生命产生的过程和一个非生命产生的过程。

埃莉诺-是的。这是非常困难的,所以目前很多工作都是为了找出我们可能拥有的生物特征,老实说,我认为我们目前还没有任何确凿的证据,如果你看到这个,你就会知道那里有生命。所有这些都有一种假阳性的情况,我们必须尝试排除这种情况,通过观察我们可以在大气中看到的其他元素,或者试图找到关于这颗行星的更基本的参数,所以,它在宜居带的哪里。

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