聊點科學——尋找生命的痕跡（2）

來源: donau 於 2023-11-08 02:15:13 [檔案] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀：次 (6997 bytes)

居者有其屋。地球，當然是人類的屋。

所以生命的存在，第一要有類似地球這樣一個實體行星。第二？提供生命得以延續或者說屬於生命一部分的，水，而且要液體水。液體水存在的條件，是Planet既不能和它的星體離太遠，也不能太近。

太陽係是很好的例子。

我們的地球軌道，恰恰在Mars和Venus中間，相對來說，離太陽更近的Venus在保持地球表麵溫度方麵起著更重要的作用，它的存在的使地球可以被臭氧層包圍。同時，如果地球軌道離太陽更近一些，則臭氧層溫度會過高，地球上的液體水將被大量蒸發掉，遠一點，那地球會溫度過低以至於慢慢結冰，最終變成一個冰球。

現在這樣，是不是也算人類運氣？地球上恰好有適量的液體，氣體和固體水。各種生物活動過程中產生的二氧化碳使地球散熱沒那麽快的同時，又把射到地球上的太陽光擋一下，使地表溫度沒那麽高，也就是常說的溫室效應。印象裏溫室效應好像在媒體裏出現大多是貶義，其實它很重要的。溫室效應使地表平均溫度保持在15°C，而理論計算結果是，如果沒有溫室效應，地表不會高於 -18°C。

同時已知的數據顯示，地球慢慢在演化的過程中，地表經曆過極嚴寒時期，如果沒有溫室效應，地球後來是不能保證合適生命存在的環境的。

人類是智慧生物，當然有邏輯有猜想。尋找生命的痕跡，總要有個大概的方向，不能閉眼瞎蒙。和我們處理日常中的麻煩一樣的，做決定或者選擇，多少拿點根據出來，自己的經驗也好，從別人那裏學來的知識也好。

二項分布？沒人想50-50的，不然哪裏來的上中下策之分。

如果一個行星上有生命體，最直接的猜測是，那麽當然它的表麵：1，有液體水。2，有合適的氣溫和氣壓。3，已經存在了幾十億年，從而使生命體有足夠的時間空間演變進化。

太多條件要滿足了。

很難啊？當然。生個孩子還要10月懷胎呢，中間哪一天不是提心吊膽？

這條路路先不說通不通，難走是一定的，退回來試試（很正常的科學實驗思路）。假設一個行星上有生命體，無論現在時還是完成時，那麽這些生命體不可能不留下痕跡，比如不是自然界能生成的甲烷的發現。因此，如果能了解行星周圍的大氣層成分，會是一個很好的indicator。

兩個陌生人，相遇相識相知有多大可能？千萬年之中，千萬人之中？

更不要說慢慢3時空中的兩個星球了。作為地球人，去找第二個有生命體的星球，沒理由相信成功的可能比兩個都活在同一個地球上的人相遇更容易。

不過呢，如果刻意，那會很大增加可能性的。嗯，條件概率。

刻意的意思，是使用特別方法，智慧生物人想出來的策略是，把觀測集合縮小，控製樣本空間。說好聽點叫科學，通俗點叫直覺。

剩下的就是在選好的樣本空間努力了。

也就是理論的幫助。當行星剛好通過它的星體正中時，其大氣層會吞掉一部分星體的光，通過光譜分析，有可能得到大氣層中各元素的成分。

這個方法被稱為transit method，到目前為止，大部分exoplanet都是通過這個方法發現的。

樣本量再縮小。

Focused on所有這些行星裏，和地球相似度最大的那個。那種大氣層包括水，氧氣，甲烷，臭氧的行星——它們（應該）會有更高的概率有生命體。

人和人還不是一樣。聊得來的，大半有類似的生活經曆，共同感興趣的話題，恨我所恨愛我所愛，知己知彼，不宣也能心照。

接著還要，（最好）和地球差不多大體積。

難度就是，地球那麽大的exoplanet太難被發現了，倒退50年是不敢想的。感謝技術進步和人類智慧積累，造出的天文望遠鏡越來越大，功率越來越高，發現exoplanet難當然還是很難，不過已經不是不可能。

比如利用現在正當紅的James-Webb-Telescope(JWT)。注意到這個蜂巢形圖案了？二維空間拚接最節約邊界材料的方式。

小學的知識了。

三維空間無縫隙拚接的保證截麵最小的那個幾何體，叫tetrakaidecahedron，我跟它鬥了好幾年。

JWT是第一個可以在紅外光驅範圍工作的望遠鏡，可以分析捕捉遙遠星體，具體說是捕捉星體周圍的大氣成分，特別是臭氧。

臭氧和甲烷一樣，不是自然界自己生成的，因此，它的存在也是生命體的存在的一個indicator。

安裝在JWT上的特殊相機，可以濾掉行星星體的光，隻留下行星的光波，也就是直接觀測exoplanet和它的大氣層。

哪些exoplanet是JWT的目標？這些。

Transiting Exoplanet Survey Satellite（TESS）是NASA的另外一個空間天文望遠鏡，在2018年4月18號升空，搜索空間範圍是它的前輩Kepler Mission的400倍。到2022年11月5日，TESS已經識別出5，969顆exoplanet，其中268顆得到確認。