以目前的技术我们可能永远找不到外星生命

鉴于我们不太可能在短期内造访系外行星，天文学家一直在思考是否有可能从远处探测到简单生命的迹象——生物特征。许多人认为，外星生命存在的最有力证据是在同一天体上发现氧气和甲烷。他们还认为，在围绕类太阳恒星运行的类地行星上发现这种生物特征的可能性最大。

然而，希望在系外行星上寻找这些生物特征的天文学家可能会失望。新研究发现，我们无法证实这种特征实际上是外星生命的产物。事实证明，问题在于系外卫星的大气层与它所绕行的行星的大气层难以区分。

寻找外星人

寻找外星生命绝非易事。天文学家首先要寻找一颗拥有行星的恒星。然后他们必须确保至少有一颗行星在宜居带内围绕这颗恒星运行，宜居带是恒星周围可能存在液态水的区域。最后，他们必须记录来自明亮恒星的微弱光线，这些光线在穿过系外行星的大气层后被反射回来。

这种微弱的光，即使只有少量的光子，与母星发出的光相比，也足以说明这颗行星大气中的化学物质。我们所知的生命会产生两种气体，这两种气体不会同时存在于大气中——光合作用产生的氧气和微生物产生的甲烷。

氧气和甲烷都可以由非生命过程独立产生，因此它们单独存在并不重要。科学家们正在寻找的是它们在单个天体的大气中的存在。如果这些活性气体没有得到生物的不断补充，它们就会相互反应，产生二氧化碳和水。因此，如果没有大量的生命来源，我们不应该在同一大气中观察到它们。

虚假的希望

在发表于《美国国家科学院院刊》的这项新研究中，多伦多大学的汉诺·雷因和他的同事想知道是否有其他东西可以模仿这种生物特征。在研究潜在的假阳性信号（即显示生命迹象但实际上没有生命的信号）时，他发现了一个大问题：系外卫星。雷因发现，地球上的观察者无法分辨甲烷和氧气的迹象是来自同一个天体，还是来自两个附近的世界。

这可能是因为，就像地球有卫星一样，系外行星也有可能拥有系外卫星。虽然我们还没有发现系外卫星，但观察太阳系行星的各种卫星，可以发现系外卫星应该很多。然而，即使它们很多，系外卫星也很难被发现。

如果这两个天体都有大气层，并且它们的大气层中系外行星有氧气，系外卫星有甲烷（反之亦然），那么地球上的观察者就会记录下氧气-甲烷的生物特征。这似乎是生命存在的证据，但实际上这两种气体都是由两个不同天体上的非生命过程产生的。由于它们不能相互反应，因此它们能够积累到很高的水平。

无用的技术

“即使我们以某种方式开发出寻找系外卫星的方法，我们也无法找出它们大气之间的差异，因为到达我们的光线有限，”雷因说。到达我们的光线的这种基本限制被称为光噪声。

雷恩将他的分析限制在围绕类太阳恒星运转的类地行星的生物特征上，天文学家认为这种组合最有可能孕育生命。美国航天局 NASA 最近宣布，他们发现了这样一颗距离地球不到 500 光年的类地行星，尽管它所围绕的恒星并不像太阳。

虽然他们的分析似乎相当局限，涉及许多假设，但这并不重要：对生物特征的解释需要完美无缺。克兰菲尔德大学的戴维·卡伦表示：“这项研究似乎凸显了一个真正的问题，在解释生物特征时，需要与其他问题一起考虑这个问题。”

雷因本人对发现这样的限制感到惊讶。不过，他对自己研究的结果持积极态度。“发现这样的限制告诉我们未来应该关注什么。我们应该扩大搜索范围，而不是局限于寻找围绕类太阳恒星运行的类地行星，”他说。

这项研究表明，我们需要放弃目前高度集中精力寻找外星生命的做法。雷因指出，随着恒星变暗或行星变大，排除此类假阳性生物特征的可能性就会增加。也许外星生命不仅与地球上的生命不同，而且它们还居住在与地球不同的地方。

本文最初发表于 The Conversation。阅读原文。