尋找外星生命(尋找外星生命的意義)

1.

1992年1月，射電天文學家Aleksander Wolszczan和Dale Frail宣布，他們在脈沖星PSR 1257+12的周圍發現了兩顆環繞運行的行星。這是人類首次在太陽系之外發現行星。

三年多后，到了1995年10月，天文學家Michel Mayor和Didier Queloz首次發現了一顆圍繞著銀河系中一顆類日恒星運行的系外行星51 Pegasi b。兩位天文學家也因此獲得了諾貝爾物理學獎。

自此之后的近30年里，我們已經在太陽系外發現了數千顆系外行星。在系外行星的搜索中，尋找來自其他世界的生命跡象自然是其中的重頭戲。對此，天文學家主要關注的是那些和地球大小、質量、溫度和大氣成分相似的行星，也就是所謂的類地行星。這是個非常合理的起點，畢竟地球是我們目前唯一知道的存在生命的星球。

然而，在近日發表的一項新研究中，來自劍橋大學的天文學家認為，其實還有更多充滿希望的可能，而我們不應該忽視它們。研究發現了一類新的宜居行星，它們被稱為“氫海”（Hycean）行星，顧名思義，也就是那些具有富氫的大氣，且被海洋覆蓋的行星。

氫海行星的藝術家暢想圖。｜圖片來源：Amanda Smith/University of Cambridge

這類行星看起來和我們的自己這顆星球非常不同，但研究認為，它們有條件支持生命的存在，更重要是的，這類行星的數量和可觀測性均高于類地行星。這將大大加速我們對太陽系之外的生命的搜索。一些樂觀的研究人員認為，這一結果或許表明，在不久的將來找到太陽系外生命的生物信號成了一種切實的可能。

2.

在已知的數千顆系外行星中，絕大多數行星的大小在地球和海王星之間，它們通常被稱為超級地球或者超小海王星，主要是大氣富含氫的巖質行星或者冰質巨行星，或者介于兩者之間的行星。

大多數超小海王星的大小超過了地球的1.6倍，它們比海王星更小，但還是太大了，無法像地球這樣擁有巖質的內部結構。早期對這類行星的研究認為，它們富含氫的大氣之下的壓力和溫度過高，無法支持生命的存在。

但Nikku Madhusudhan博士領導的團隊最近對超小海王星K2-18b的研究發現，在某些條件下，這些行星仍然有機會支持生命的存在。

這一發現讓團隊對相關行星和恒星性質進行了更全面的詳細調查，從而希望尋找一些可能的行星條件，以及哪些已知的系外行星可能滿足這些條件，還有它們的生物信號是否有機會被觀測到。

系外行星K2-18b的藝術家印象圖。| 圖片來源：ESA/Hubble, M. Kornmesr

正是這項調查讓研究人員注意到了氫海行星。它們通常比地球更大，也更炎熱，可能是地球大小的2.6倍，其大氣溫度或許高達近200攝氏度，具體則取決于它們的宿主星。

盡管和地球看似不同，但氫海行星仍然具有容納大型海洋的特征，在富含氫的大氣之下，存在著行星尺度的巨大海洋。這類海洋或許可以支持某些微生物生命的生存，它們或許類似于地球上一些最極端的水生環境中發現的微生物生命。

這類行星還包括了潮汐鎖定的暗氫海行星，它們可能只有在永久的背陰面具有宜居條件，以及只能接收到來自恒星的少量輻射的冷氫海行星。

與類地行星相比，氫海行星可能存在于恒星周圍更廣的空間范圍里。也就是說，即使是位于類地行星所需的宜居帶的范圍之外，仍然有機會找到支持生命存在的行星。這也改寫了我們通常對“宜居帶”的認識。

總的來說，天文學家相信，氫海行星可能相當普遍，這意味著在銀河系其他地方尋找生命的最有希望的地方，或許就一直隱藏在視線中。

3.

當天文學家試圖確定很多光年之外的行星的狀況時，他們通常會尋找分子特征，從而推斷該行星的大氣和內部結構，這些結構影響著行星的表面狀況、海洋的存在和生命的潛力。

天文學家也會尋找某些特定的生物信號，它們暗示著生命存在的可能性。最常見的生物信號包括氧氣、臭氧、甲烷和一氧化二氮，它們也都存在于地球上。

還有一些其他生物標記物，比如氯甲烷和二甲基硫化物，它們在地球上的含量較低，但在氧氣或臭氧沒那么豐富的富氫大氣的行星上，這些化合物或許能成為潛在的生命指標。

Madhusudhan表示，氫海行星為人類在其他地方尋找生命開辟了一條全新的途徑，它們或許提供了更好的機會來發現一些微量的生物信號。他們發現，氫海行星的大氣中可能存在一些微量的生物標記物，在不久的將來，這些標記物或許很容易通過光譜觀測被發現。

氫海行星更大的尺寸、更高的溫度和富含氫的大氣，也使得它們的大氣特征比類地行星更容易探測。

4.

類似氫海行星這樣大小的行星在已知的系外行星中占了大多數，但對它們的研究還沒有像超級地球那般詳細。

當然，僅僅依靠大小還不足以確認一顆行星的具體情況，還需要從質量、溫度和大氣性質等其他方面進行更詳細研究。

目前，研究團隊確定了一個相當大的潛在的氫海行星樣本，這些樣本可以成為下一代望遠鏡詳細研究的主要候選對象，比如一拖再拖的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）。這些行星都圍繞著距離我們35-150光年的紅矮星運行，以天文標準來說，它們非常“近”了。

科學家認為，在搜索外星生命時，我們需要保持一種開放的態度，因為自然總是以超乎想象的方式給我們帶來驚喜。

參考來源：

https://www.cam.ac.uk/rearch/news/new-class-of-habitable-exoplanets-are-a-big-step-forward-in-the-arch-for-life

https://www.sciencenews.org/article/planet-habitable-new-type-hycean-arch-extraterrestrial-life-aliens

圖片來源：

封面來源：Amanda Smith/University of Cambridge