地球“指纹”指引人类探寻下一个家园

  • 日期:11-01
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天闻频道

实习记者戴小培

太阳系之外还有生命吗?找到这个问题的答案就像找到圣杯。

目前,天文学家已经发现了4000多颗系外行星。研究这些行星的重要目标之一是找到另一个适合人类居住的行星,并为未知的未来找到下一个家园。

加拿大麦吉尔大学物理学教授尼古拉斯科万(Nicholas Cowan)和学生伊夫琳麦当劳(Evelyn McDonald)花了十多年的时间观察地球的大气层并探索地球的“指纹”。他们说,寻找系外行星时,他们可以使用地球的“指纹”来锁定目标。几天前,他们的研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上。

什么是地球的“指纹”?为什么我们可以帮助我们找到系外行星的生命?这种方法可靠吗?

光谱特征中的生物标志物

地球“指纹”是指地球大气层的光谱。 “大气的不同组成部分将在特定的温度和压力下产生独特的光谱特性。”中国科学院紫金山天文台的副研究员陈国告诉《科学技术日报》。

如何获取大气光谱?天文学家使用灵星法。灵星指系外行星在其宿主恒星前通过,导致恒星坠落。在运输过程中,一小部分恒星的光被行星的大气层遮挡,行星大气中的元素在光谱中留下了独特的“指纹”。 “通过比较灵星前后的光谱,我们可以推测行星大气中可能存在哪些分子。”南京大学天文与空间科学学院教授周立勇告诉《科学技术日报》记者。

地球的“指纹”包含甲烷和臭氧成分,它们被称为生物标记。在这方面,陈果解释说:“臭氧和甲烷这两个分子在自然条件下会产生化学反应,导致甲烷或臭氧的减少。因此,除非受到外界干扰,否则我们不会看到臭氧和甲烷的长期稳定性。地面共存。外力干预的方法之一是存在生命活动所产生的生化过程,这些过程可以不断补充大气中的臭氧或甲烷。因此,观察到臭氧和甲烷的共存可以确认某个星球的存在。一种生活方式的特征。”

如果在大气层中发现水蒸气,则可能意味着该行星具有独特的温度,压力条件以及液态水的潜力。 “从当前的人类认知来看,液态水是生存的基本条件之一。因此,发现水蒸气是寻找生命迹象的第一步。”

同样,氧气是人类生存的基本条件之一。如果发现臭氧,则该星球很可能含有氧气。臭氧层还吸收附近恒星的紫外线辐射,这对于保护有机体免受过度的紫外线辐射和维持宜居环境至关重要。

“如果您可以在外星行星的“指纹”中找到类似于地球传输光谱的生物标记,则表明该外星行星也可能也有生命。

在路灯下寻找萤火虫

不难知道地球大气层的组成。为什么我们仍然使用灵星谱的方法来获得其“指纹”?

“恰恰是因为我们不需要传输光谱来了解地球大气的组成,而是为了验证传输时间甚至灵星谱在研究行星大气组成方面的适用性和可靠性。 ”陈果说,灵星光谱的更多目的是研究系外行星的大气成分,然后找到宜居的系外行星。

但是这种方法有局限性。灵星方法的本质是研究灵星引起的恒星变化。 “但是引起恒星变化的因素不仅是行星大气,还包括恒星自身的活动。像太阳的黑子,亮点等,这些都可能'污染'恒星的测量。星光谱。此外,灵星光谱是有限的。在研究早晨微弱线的大气中,并且很难渗透到极低层的大气中。”陈国告诉记者。

周立勇还说,系外行星离地球更远,所以当它们穿过流星表面时,很难区分出哪一部分光是从行星大气层穿透的。 “您能想象在1000公里外的路灯下找到萤火虫有多么困难吗?灵星光谱很难检测到大气成分。”

但是,即使我们在行星光谱中看到生物标记,我们也不能断言必须存在生命。如果我们看不到“生物标志物”,就没有生命的可能性。因为生命本身很复杂,所以对于生命存在的条件没有绝对的标准。 “只能说,灵星光谱为我们提供了生命痕迹的视角。”周立勇说。

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实习记者戴小培

太阳系之外还有生命吗?找到这个问题的答案就像找到圣杯。

目前,天文学家已经发现了4000多颗系外行星。研究这些行星的重要目标之一是找到另一个适合人类居住的行星,并为未知的未来找到下一个家园。

加拿大麦吉尔大学物理学教授尼古拉斯科万(Nicholas Cowan)和学生伊夫琳麦当劳(Evelyn McDonald)花了十多年的时间观察地球的大气层并探索地球的“指纹”。他们说,寻找系外行星时,他们可以使用地球的“指纹”来锁定目标。几天前,他们的研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上。

什么是地球的“指纹”?为什么我们可以帮助我们找到系外行星的生命?这种方法可靠吗?

光谱特征中的生物标志物

地球“指纹”是指地球大气层的光谱。 “大气的不同组成部分将在特定的温度和压力下产生独特的光谱特性。”中国科学院紫金山天文台的副研究员陈国告诉《科学技术日报》。

如何获取大气光谱?天文学家使用灵星法。灵星指系外行星在其宿主恒星前通过,导致恒星坠落。在运输过程中,一小部分恒星的光被行星的大气层遮挡,行星大气中的元素在光谱中留下了独特的“指纹”。 “通过比较灵星前后的光谱,我们可以推测行星大气中可能存在哪些分子。”南京大学天文与空间科学学院教授周立勇告诉《科学技术日报》记者。

地球的“指纹”包含甲烷和臭氧成分,它们被称为生物标记。在这方面,陈果解释说:“臭氧和甲烷这两个分子在自然条件下会产生化学反应,导致甲烷或臭氧的减少。因此,除非受到外界干扰,否则我们不会看到臭氧和甲烷的长期稳定性。地面共存。外力干预的方法之一是存在生命活动所产生的生化过程,这些过程可以不断补充大气中的臭氧或甲烷。因此,观察到臭氧和甲烷的共存可以确认某个星球的存在。一种生活方式的特征。”

如果在大气层中发现水蒸气,则可能意味着该行星具有独特的温度,压力条件以及液态水的潜力。 “从当前的人类认知来看,液态水是生存的基本条件之一。因此,发现水蒸气是寻找生命迹象的第一步。”

同样,氧气是人类生存的基本条件之一。如果发现臭氧,则该星球很可能含有氧气。臭氧层还吸收附近恒星的紫外线辐射,这对于保护有机体免受过度的紫外线辐射和维持宜居环境至关重要。

“如果您可以在外星行星的“指纹”中找到类似于地球传输光谱的生物标记,则表明该外星行星也可能也有生命。

在路灯下寻找萤火虫

不难知道地球大气层的组成。为什么我们仍然使用灵星谱的方法来获得其“指纹”?

“恰恰是因为我们不需要传输光谱来了解地球大气的组成,而是为了验证传输时间甚至灵星谱在研究行星大气组成方面的适用性和可靠性。 ”陈果说,灵星光谱的更多目的是研究系外行星的大气成分,然后找到宜居的系外行星。

但是这种方法有局限性。灵星方法的本质是研究灵星引起的恒星变化。 “但是引起恒星变化的因素不仅是行星大气,还包括恒星自身的活动。像太阳的黑子,亮点等,这些都可能'污染'恒星的测量。星光谱。此外,灵星光谱是有限的。在研究早晨微弱线的大气中,并且很难渗透到极低层的大气中。”陈国告诉记者。

周立勇还说,系外行星离地球更远,所以当它们穿过流星表面时,很难区分出哪一部分光是从行星大气层穿透的。 “您能想象在1000公里外的路灯下找到萤火虫有多么困难吗?灵星光谱很难检测到大气成分。”

但是,即使我们在行星光谱中看到生物标记,我们也不能断言必须存在生命。如果我们看不到“生物标志物”,就没有生命的可能性。因为生命本身很复杂,所以对于生命存在的条件没有绝对的标准。 “只能说,灵星光谱为我们提供了生命痕迹的视角。”周立勇说。

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