尋找地外生命並非眼見為實 恆星也會製造假象

尋找地外生命並非眼見為實 恆星也會製造假象

天聞頻道

實習生 林文慧 本報記者 徐 玢

在與地球截然不同的世界上，我們認為的「生命信號」可能並不那麼准確。

近期，天文學家發現，我們原本認為是生命跡象的標志可以由非生物過程激發出來。美國科羅拉多大學博爾德分校的天文學家凱文·弗朗斯認為，要想獲得一個行星上真實的生命跡象，你必須超越行星本身，去觀測它所環繞的那顆閃耀的恆星。

因此，弗朗斯設計了西斯廷（SISTINE）計劃，並於近期在新墨西哥州的白沙導彈靶場完成了發射任務。它將紫外光譜儀搭載在Brant IX探空火箭上飛行15分鍾，觀察遙遠的恆星，以幫助明晰圍繞它們運行的行星上的生命跡象。

紫外線也可以「製造」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，以及液態水。」中科院雲南天文台研究員郭建恆在接受采訪時表示，如果在此基礎上，這些行星的大氣中探測到有相當的氧存在，那麼我們會期待這是個宜居星球。

氧被稱為生命標志物，一直以來都是我們判斷地外生命是否存在的一個重要指標，地球氧氣的「進化史」似乎很好地證明了這一點。46億年前，地球剛剛形成時，空氣中的二氧化碳是今天的200倍。當時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。直到後來的「大氧化」事件發生，永久的改變了地球的大氣層，才有了後面一系列的生命進化史。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標準。但是，近期天文學家們發現，光探測行星是不夠的，因為它所圍繞的恆星很有可能會製造出迷惑的「假象」。

恆星如何「使詐」？罪魁禍首其實是恆星的紫外線。中科院國家天文台研究員王煒表示：「恆星發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，而兩個氧原子組合起來就會形成氧分子。換句話說，恆星的紫外輻射也會導致行星上產生氧氣分子。」因此，這些指標既可以被解釋為存在地外生命，也可以被解釋為是由恆星紫外輻射產生的虛假生命信號。

「因此，要在行星上尋找地外生命，我們必須了解其圍繞恆星的紫外輻射特性。」郭建恆表示。

西斯廷任務先行測試技術儀器

因此，弗朗斯發布了西斯廷任務，觀察具有行星的恆星在遠紫外波段的輻射情況，以便更好地區分行星上的氧氣是由生命過程產生還是紫外線產生。

「對恆星遠紫外的觀測是較為困難的。在過去的幾十年里，僅僅有幾個儀器開展了這方面的工作。」郭建恆表示，哈勃太空望遠鏡是其中的一個。哈勃太空望遠鏡是一台功能很強大的望遠鏡，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於COS和STIS兩台儀器。

「和SISTINE相比，在90—120納米的波段，COS和STIS的探測能力不夠強，而西斯廷能夠很好的探測91.2—160納米的波長范圍。」郭建恆在采訪中說。

本次的觀測目標是顆白矮星的氣體星雲NGC6826。行星狀星雲是中小質量恆星死亡之後的產物，紫外輻射強，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目提供技術驗證，包括紫外探測器和新的光學鍍膜技術等。

西斯廷還可以測量耀斑，或明亮的恆星爆炸，這些耀斑會同時釋放出強劑量的遠紫外光。頻繁的耀斑會把適宜居住的環境變成致命的威脅。

不過， 由於西斯廷的任務是搭載在Brant IX探空火箭上進行15分鍾的飛行觀測，觀測時間短，觀測的目標有限。「作為對新技術的測試性探測是可以的，長期觀測的優勢不太明顯。」郭建恆表示。

西斯廷計劃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中的兩顆恆星。在這兩顆恆星中，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。如果行星上存在大片的森林，植物會吸收綠光從而導致行星在0.7微米的反射光譜降低，而這一現象在未來是可能被觀測到的。」王煒表示。