（要闻）地球“指纹”指引人类探寻下一个家园

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太阳系外有生命吗？找到这个问题的答案就像找到圣杯一样。

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就是找到另一颗适合人类居住的行星，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·考恩和学生伊芙琳·麦克唐纳花了10多年时间观察地球大气层，寻找地球的“指纹”。他们说，在寻找类地系外行星时，可以利用地球的“指纹”锁定目标。最近，他们的研究成果发表在皇家天文学会月刊上。

地球的“指纹”是什么？为什么它能帮助我们在系外行星上发现生命？这个方法靠谱吗？

光谱特征中的生物标记

地球的“指纹”是指地球大气层的光谱。"大气的不同成分在特定的温度和压力下会有独特的光谱特征."中国科学院紫金山天文台副研究员陈果告诉《科技日报》记者。

如何获取大气光谱？天文学家使用凌星方法。凌星指的是系外行星经过其宿主恒星的前方，导致恒星星光坠落。在凌星时刻，恒星的一小部分光线被行星的大气屏蔽，行星大气中的成分在光谱中留下了独特的“指纹”。"通过比较凌星前后的光谱，我们可以推测哪些分子可能存在于行星大气中。"南京大学天文与科学学院教授周立勇告诉《科技日报》记者。

地球的指纹包含甲烷和臭氧，被称为生物标志物。在这方面，陈果解释说:“臭氧和甲烷在自然条件下会发生化学反应，导致甲烷或臭氧减少。所以，除非有外部干预，否则我们不会看到臭氧和甲烷长期稳定共存。外界干预的途径之一是生命活动产生的生化过程，可以不断补充大气中的臭氧或甲烷。因此，观察臭氧和甲烷共存是确认某个星球上存在生命特征的途径之一。”

如果在大气的光谱中发现水蒸气，可能意味着这个星球有独特的温度和压力条件，以及液态水存在的可能性。“从目前人类的认知来看，液态水是生命生存的基本条件之一。因此，发现水蒸气是发现生命迹象的第一步。”

同样，氧气是目前人类生存的基本条件之一。如果能找到臭氧，这个星球上很可能存在氧气。臭氧层还可以吸收附近恒星的紫外线辐射，对于生物体避免过多的紫外线辐射，维持宜居环境非常重要。

“如果在一颗外星行星的‘指纹’中能找到类似于地球凌日光谱的生物标记，这很大程度上表明这颗外星行星很可能有生命。”陈果说。

在路灯下寻找萤火虫

知道地球大气的成分并不难。为什么要用广谱的方法获取其“指纹”？

“正是因为我们不需要通过渡越光谱来了解地球大气的组成，所以才可以验证渡越光谱乃至渡越光谱在研究行星大气组成方面的适用性和可靠性。”表示，广谱更多的目的是研究系外行星的大气成分，进而寻找适合居住的系外行星。

但是，这种方法有局限性。凌星方法的本质是研究凌星引起的星光变化。“但是导致恒星星光变化的因素不仅仅是行星大气，还有恒星本身的活动。就像太阳黑子和亮点一样，这些可能会“污染”测得的星光光谱。另外，凌星光光谱仅限于研究终结者线的大气层，很难渗透到最底层的大气层。”陈果告诉记者。

周立勇还说，系外行星离地球很远，所以当它们经过恒星表面时，很难区分哪部分光线穿透了行星的大气层。“你能想象在1000公里外的路灯下找到一只萤火虫有多难吗？用凌星光谱探测大气成分更加困难。”

然而，即使我们在一颗行星的光谱中看到生物标记，我们也不能断言它里面一定有生命；如果你没有看到“生物标志物”，你可能就没有生命的可能。因为生命本身就很复杂，生命的存在没有绝对的标准。“只能说，凌星光谱为我们提供了窥探生命痕迹的视角。”周立勇说。

(实习记者戴晓培)