聊点科学——寻找生命的痕迹（2）

来源: donau 于 2023-11-08 02:15:13 [档案] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读：次 (6997 bytes)

居者有其屋。地球，当然是人类的屋。

所以生命的存在，第一要有类似地球这样一个实体行星。第二？提供生命得以延续或者说属于生命一部分的，水，而且要液体水。液体水存在的条件，是Planet既不能和它的星体离太远，也不能太近。

太阳系是很好的例子。

我们的地球轨道，恰恰在Mars和Venus中间，相对来说，离太阳更近的Venus在保持地球表面温度方面起着更重要的作用，它的存在的使地球可以被臭氧层包围。同时，如果地球轨道离太阳更近一些，则臭氧层温度会过高，地球上的液体水将被大量蒸发掉，远一点，那地球会温度过低以至于慢慢结冰，最终变成一个冰球。

现在这样，是不是也算人类运气？地球上恰好有适量的液体，气体和固体水。各种生物活动过程中产生的二氧化碳使地球散热没那么快的同时，又把射到地球上的太阳光挡一下，使地表温度没那么高，也就是常说的温室效应。印象里温室效应好像在媒体里出现大多是贬义，其实它很重要的。温室效应使地表平均温度保持在15°C，而理论计算结果是，如果没有温室效应，地表不会高于 -18°C。

同时已知的数据显示，地球慢慢在演化的过程中，地表经历过极严寒时期，如果没有温室效应，地球后来是不能保证合适生命存在的环境的。

人类是智慧生物，当然有逻辑有猜想。寻找生命的痕迹，总要有个大概的方向，不能闭眼瞎蒙。和我们处理日常中的麻烦一样的，做决定或者选择，多少拿点根据出来，自己的经验也好，从别人那里学来的知识也好。

二项分布？没人想50-50的，不然哪里来的上中下策之分。

如果一个行星上有生命体，最直接的猜测是，那么当然它的表面：1，有液体水。2，有合适的气温和气压。3，已经存在了几十亿年，从而使生命体有足够的时间空间演变进化。

太多条件要满足了。

很难啊？当然。生个孩子还要10月怀胎呢，中间哪一天不是提心吊胆？

这条路路先不说通不通，难走是一定的，退回来试试（很正常的科学实验思路）。假设一个行星上有生命体，无论现在时还是完成时，那么这些生命体不可能不留下痕迹，比如不是自然界能生成的甲烷的发现。因此，如果能了解行星周围的大气层成分，会是一个很好的indicator。

两个陌生人，相遇相识相知有多大可能？千万年之中，千万人之中？

更不要说慢慢3时空中的两个星球了。作为地球人，去找第二个有生命体的星球，没理由相信成功的可能比两个都活在同一个地球上的人相遇更容易。

不过呢，如果刻意，那会很大增加可能性的。嗯，条件概率。

刻意的意思，是使用特别方法，智慧生物人想出来的策略是，把观测集合缩小，控制样本空间。说好听点叫科学，通俗点叫直觉。

剩下的就是在选好的样本空间努力了。

也就是理论的帮助。当行星刚好通过它的星体正中时，其大气层会吞掉一部分星体的光，通过光谱分析，有可能得到大气层中各元素的成分。

这个方法被称为transit method，到目前为止，大部分exoplanet都是通过这个方法发现的。

样本量再缩小。

Focused on所有这些行星里，和地球相似度最大的那个。那种大气层包括水，氧气，甲烷，臭氧的行星——它们（应该）会有更高的概率有生命体。

人和人还不是一样。聊得来的，大半有类似的生活经历，共同感兴趣的话题，恨我所恨爱我所爱，知己知彼，不宣也能心照。

接着还要，（最好）和地球差不多大体积。

难度就是，地球那么大的exoplanet太难被发现了，倒退50年是不敢想的。感谢技术进步和人类智慧积累，造出的天文望远镜越来越大，功率越来越高，发现exoplanet难当然还是很难，不过已经不是不可能。

比如利用现在正当红的James-Webb-Telescope(JWT)。注意到这个蜂巢形图案了？二维空间拼接最节约边界材料的方式。

小学的知识了。

三维空间无缝隙拼接的保证截面最小的那个几何体，叫tetrakaidecahedron，我跟它斗了好几年。

JWT是第一个可以在红外光驱范围工作的望远镜，可以分析捕捉遥远星体，具体说是捕捉星体周围的大气成分，特别是臭氧。

臭氧和甲烷一样，不是自然界自己生成的，因此，它的存在也是生命体的存在的一个indicator。

安装在JWT上的特殊相机，可以滤掉行星星体的光，只留下行星的光波，也就是直接观测exoplanet和它的大气层。

哪些exoplanet是JWT的目标？这些。

Transiting Exoplanet Survey Satellite（TESS）是NASA的另外一个空间天文望远镜，在2018年4月18号升空，搜索空间范围是它的前辈Kepler Mission的400倍。到2022年11月5日，TESS已经识别出5，969颗exoplanet，其中268颗得到确认。