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寻找外星生命需要更大望远镜并关注地下生命

2018-10-12 09:10来源:科技日报

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寻找外星生命需要更大望远镜并关注地下生命

  在宇宙历史中可能存在许多类地行星(艺术概念图)。图片来源:美国太空网

  美国国家科学、工程和医学院官网10日公布的一份最新报告称,为推动对宇宙生命的探索,发现外星生命,美国国家航空航天局(NASA)应支持更广泛的生物印记和环境研究,并将天体生物学纳入未来探索任务的所有阶段。

  加拿大多伦多大学天体生物学家芭芭拉·舍伍德·洛拉尔表示:“如果我们真要实现找到外星生命这样远大且崇高的目标,那么,我们真的需要跳出固有的思维模式,解放思想,提出一些新观念、新想法。天体生物学是一个非常需要创造性思维的领域,我们应该不断开阔视野,因为这是一段无尽的旅程”。

  需要更大的望远镜

  该报告总结了未来几十年该领域所需要的技术:为了取得成功,需要非常强大的望远镜以及阻挡恒星光线的设备。为在行星上发现生命迹象,望远镜需要阻挡恒星发出的光线,这样才能探测到恒星周围光线昏暗的行星。报告称,目前相关技术仍处于研发阶段。即便是将于2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜,号称“史上最强”的望远镜,也仅是一个红外仪器,用于观测宇宙中较寒冷天体。

  目前设想的大型望远镜包括“宜居系外行星成像任务”(HabEx)和“大型紫外/光学/红外巡天望远镜”(LUVOIR)。据悉,HabEx将能够直接拍摄环绕其他恒星的行星,并测量它们的大气层;LUVOIR将能够直接观测系外行星,搜寻地外生命信号。

  报告还建议NASA加大开发生命探测技术的力度,以推进对生命的搜寻。

  将天体生物学纳入任务所有阶段

  此外,报告认为,要想取得成功,除了技术装备,NASA需要将天体生物学纳入不同类型任务的所有规划阶段。

  天体生物学主要对宇宙生命的起源、演化、分布和未来进行研究,是一个方兴未艾的领域,自NASA的《天体生物学战略2015》发布以来,该领域已获得快速发展,最近的进展强化了天体生物学在NASA任务中的作用,NASA需要更新的天体生物学科学战略。

  报告还指出,到目前为止,具有天体生物学目标的行星探测任务的规划、实施和运行,往往倾向于地质学视角而非以天体生物学为重点。将天体生物学纳入任务的所有阶段,从开始到开发,再到运营。而且,将物理学、化学、生物学、地质学、行星学和天体物理学融入天体生物学研究,将更好地展示生命与环境之间的关系。

  舍伍德·洛拉尔说:“天体生物学与许多其他科学领域的区别是:强调对各种科学专业进行整合的跨学科思维。”

  重点关注地下生命

  该报告还强调,我们不应囿于宜居性,用来寻找地球及其他地方生命的证据——生物印记的范围需要扩展。

  舍伍德·洛拉尔说:“新建议提出要进行系统层面的思考:将行星看成一个‘整体乐章’,宜居性可以看成是其中的‘一段旋律’。”

  这种思维的转变部分源自于科学家在世界各地获得的新发现,这些发现揭示了生命可以顽强到何种程度。从以化学物质为生的微生物所生活的深海热液喷口,到严酷的阿塔卡马沙漠以及远至南极洲的冰层之下,生命都不断涌现。此前,科学家曾一度认为这些地方的环境太过严苛,生命无法生存。但上述层出不穷的新发现证明,正如古语所说“甲之蜜糖,乙之砒霜”,对于某种生命来说不宜居的地方,对于其他生命来说,却可能是天堂。

  新报告尤其强调了地下生命的可能性,NASA应该专注于研究和探索行星地表之下存在生命的可能性。因为最近的新发现已经证明了地球表面之下生命的广度和多样性,也证明了火星表面下的流体性质,以及在拥有地下海洋的行星和卫星中维持生命的地质过程的可能性。

  该报告还强调了识别生命的关键挑战:准确发现和解释科学家所谓的“生物印记”(biosignatures)——生命的化学变化特征。报告称,与我们所知生命不同的潜在生命,可能拥有我们目前还不知道的生物印记,这些生物印记是一些与特定的新陈代谢或分子“蓝图”、或我们目前所知的生命的其他特征无关的生命迹象。这些生物印记并不像听起来那么简单直白,特别是在太阳系外,很难定位,“宇宙并没有给我们显示指向它们的巨大光标”。

  该报告也标志着地外智能搜寻(SETI)重入主流研究。SETI尝试探测来自技术先进的外星文明的无线电波或光波信号,以寻找像人类这样的生命,而不是单细胞生物。1992年,NASA推出SETI项目,但一年后一位参议员砍掉了预算里所有用于SETI的资金,项目终止。不过,在被“束之高阁”25年后,美国国会不久前准备给NASA拨款1000万美元,让其重启搜寻地外文明计划。

  舍伍德·洛拉尔指出:“深入研究我们从其他行星系统中获得的发现,还可促进我们在地球上进行的研究,并帮助我们更好地了解自身。”(记者 刘霞)

[责编:武玥彤]

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