尋找、聆聽和嗅覺
「十年之內，我們將找到地球以外存在生命的令人信服的證據，」該機構首席科學家埃倫·斯托凡(Ellen Stofan) 在2015 年20 月美國宇航局太空宜居世界會議上說道。 她補充說，關於外星生命存在的無可辯駁的、確定的事實將在30-XNUMX年內收集到。
「我們知道在哪裡尋找以及如何尋找，」斯托凡說。 “既然我們走在正確的軌道上，就沒有理由懷疑我們會找到我們想要的東西。” 機構代表沒有具體說明天體的確切意義。 他們的陳述表明，它可能是，例如，火星，太陽系中的另一個物體，或某種系外行星，儘管在後一種情況下，很難想像僅僅一代人就能獲得確鑿的證據。 確實 近年來和幾個月的發現表明一件事：太陽系中存在豐富的水，而且是液態的，水被認為是形成和維持生物體的必要條件。
「到 2040 年，我們將發現外星生命，」美國太空總署 SETI 研究所的塞斯·肖斯塔克 (Seth Shostak) 在眾多媒體聲明中回應道。 然而，我們並不是談論與外星文明的接觸——近年來，我們對生命存在先決條件的新發現著迷，例如太陽系內部的液態水資源、水庫和水道的痕跡。 火星上或恆星宜居帶存在類地行星。 因此，我們聽說有利於生命的條件和痕跡，最常見的是化學痕跡。 現在與幾十年前發生的情況的區別在於，現在幾乎任何地方的生命痕跡、跡象和條件都不例外，甚至在金星或土星遙遠衛星的深處也是如此。
用於發現此類特定線索的工具和方法的數量正在增加。 我們正在改進各種波長的觀察、聆聽和檢測方法。 最近有很多關於尋找化學痕跡，甚至在非常遙遠的恆星周圍的生命特徵的討論。 這就是我們的“嗅覺”。
優秀的中國華蓋
我們的儀器更大、更靈敏。 2016年XNUMX月，巨型一號投入營運。 中國射電望遠鏡FAST他們的任務是尋找其他行星上的生命跡象。 世界各地的科學家對他的工作寄予厚望。 董事長道格拉斯·瓦科赫 (Douglas Vakoch) 表示：“它將能夠比地外探索史上的任何時候更快、更遠地進行觀察。” 日本經濟產業省，一個致力於尋找外星智慧的組織。 FAST的視野將是原來的兩倍 阿雷西博望遠鏡 波多黎各在過去 53 年裡一直處於領先地位。
FAST冠層（500公尺孔徑球面望遠鏡）直徑為4450 m，由5塊三角形鋁板組成。 它佔地相當於三十個足球場。 工作時，他需要方圓XNUMX公里內完全安靜， 因此，週邊近10人被搬遷。 人們。 這座射電望遠鏡坐落在貴州省南部美麗的綠色喀斯特地形中的一個天然水池中。
然而，在 FAST 開始適當監測尋找外星文明之前，必須先對其進行適當校準。 因此，前兩年的工作主要以前期研究和監管為主。
百萬富翁和物理學家
最近最著名的尋找太空智慧生命的項目之一是英國和美國科學家的項目，該項目得到了俄羅斯億萬富翁尤里·米爾納的支持。 這位商人兼物理學家已花費 100 億美元進行研究，預計將持續至少十年。 米爾納說：“我們一天內收集的數據將與其他類似項目一年內收集的數據一樣多。” 參與該計畫的物理學家史蒂芬霍金表示，既然已經發現瞭如此多的太陽系外行星，那麼這項搜尋就有意義了。 「太空中有如此多的世界和有機分子，似乎生命可能存在於那裡，」他評論道。 該計畫將被稱為迄今為止最大的科學研究，旨在尋找地球以外的智慧生命跡象。 由加州大學柏克萊分校的科學家團隊領導，它將廣泛使用世界上兩個最強大的望遠鏡： 綠色銀行 在西維吉尼亞州和 帕克斯望遠鏡 在澳洲新南威爾斯。
我們可以透過以下方式從遠處識別先進的文明：
- 存在氣體，特別是空氣污染物、氯氟烴、二氧化碳、甲烷、氨；
- 文明建造的物體的光和光的反射；
- 熱量產生；
- 強烈的輻射發射；
- 神秘物體－例如大型車站和移動的船隻；
- 無法透過自然原因解釋其形成的結構的存在。
米爾納推出了另一項倡議，稱為「。 他承諾支付1萬美元。 對創造最能代表人類和地球的特殊數位訊息發送到太空的人給予獎勵。 米爾納-霍金二人組的想法還不止於此。 最近，媒體報導了一個項目，涉及向恆星系統發送雷射控制的奈米探測器，速度達到…光速的五分之一！
空間化學
對於那些在外太空尋找生命的人來說，沒有什麼比在遙遠的太空區域發現眾所周知的「熟悉的」化學物質更令人欣慰的了。 甚至 水蒸氣雲 「懸」在外太空。 幾年前，在類星體 PG 0052+251 周圍發現了這樣的雲。 根據現代知識，這是已知的太空中最大的水庫。 準確的計算表明，如果所有這些水蒸氣都凝結起來，其水量將比地球上所有海洋的水量多 140 兆倍。 在恆星中發現的「水庫」的質量為100。 太陽質量的幾倍。 僅僅因為某個地方有水並不意味著那裡有生命。 為了使其蓬勃發展，必須滿足許多不同的條件。
最近，我們經常聽到有關在遙遠的太空角落中「發現」有機物質的天文報道。 例如2012年，科學家在距離我們約二十萬光年的地方發現了 羥胺它由氮、氧和氫原子組成，當與其他分子結合時，理論上能夠在其他行星上形成生命結構。
繞恆星 MWC 480 運行的原行星盤中的有機化合物。
甲基氰 （CH3CN) я 氰乙炔 （股份公司3N）位於繞著恆星MWC 480 運行的原行星盤中，由美國哈佛-史密森天文物理中心(CfA) 的研究人員於2015 年發現，這是太空中可能存在化學物質並有可能發生生物化學的另一條線索。 為什麼這種關係會是如此重要的發現？ 當地球上生命形成時，它們就存在於我們的太陽系中，如果沒有它們，我們的世界可能不會像今天這樣。 這顆恆星本身 MWC 480 的重量是我們恆星的兩倍，距離太陽約 455 光年，與太空中的距離相比，這個距離很小。
最近，2016 年 XNUMX 月，由 NRAO 天文台的 Brett McGuire 和加州理工學院的 Brandon Carroll 教授組成的團隊的研究人員注意到了屬於所謂“ 手性分子。 手性表現在以下事實：原始分子及其鏡像並不相同，並且像所有其他手性物體一樣，不能透過空間中的平移和旋轉來組合。 手性是許多天然化合物的特徵——糖、蛋白質等。到目前為止，除了地球之外，我們還沒有看到它們中的任何一個。
這些發現並不意味著生命起源於太空。 然而，他們認為，至少有一些創造它所需的粒子可以在那裡形成，然後與隕石和其他物體一起傳播到行星。
生命的色彩
當之無愧 克卜勒太空望遠鏡 為發現一百多顆類地行星做出了貢獻，並擁有數千顆系外行星候選者。 從 2017 年開始，NASA 計劃運行另一台太空望遠鏡，作為開普勒的繼任者。 凌日系外行星勘測衛星 TESS。 它的任務是尋找凌日（即穿過其母恆星）的系外行星。 透過將其發送到圍繞地球的高橢圓軌道，您可以掃描整個天空，尋找圍繞我們附近的明亮恆星運行的行星。 任務可能持續兩年，期間將檢查大約五十萬顆恆星。 因此，科學家預計會發現數百顆與地球相似的行星。 更多新工具，例如 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 （詹姆斯·韋伯太空望遠鏡）必須追隨並深入研究已經取得的發現，探測大氣層並尋找日後可能導致生命發現的化學線索。
項目過境系外行星測量衛星 - 可視化
然而，就我們所知，所謂的生命生物訊號是什麼（例如，大氣中存在氧氣和甲烷），尚不清楚這些來自數十或數百光年距離的化學訊號最終來自於哪一個。決定此事。 科學家們一致認為，氧氣和甲烷的同時存在是生命存在的重要先決條件，因為目前還沒有已知的非生命過程可以同時產生這兩種氣體。 然而，事實證明，這樣的特徵可能會被系外衛星破壞，這些衛星可能會繞著系外行星運行（就像它們圍繞太陽系中的大多數行星一樣）。 因為如果月球的大氣層含有甲烷，而行星含有氧氣，那麼我們的儀器（在其發展的現階段）可以將它們組合成一個氧-甲烷特徵，而不會注意到系外衛星。
也許我們不應該透過化學痕跡來觀察，而應該透過顏色來觀察？ 許多天體生物學家認為，鹽細菌是我們星球上最早的居民之一。 這些微生物吸收綠色光譜的輻射並將其轉化為能量。 另一方面，它們反射紫色輻射，因此從太空觀察時我們的星球正是這種顏色。
為了吸收綠光，使用了鹽細菌 視網膜，即視覺紫色，可以在脊椎動物的眼睛中找到。 然而，隨著時間的推移，剝削性細菌開始主宰我們的星球。 葉綠素它吸收紫光並反射綠光。 這就是地球看起來如此的原因。 占星家認為，鹽細菌可能會繼續在其他行星系統中生長，因此他們建議 在紫色行星上尋找生命.
上述詹姆斯韋伯望遠鏡很可能能夠看到這種顏色的物體，該望遠鏡計劃於 2018 年發射。 然而，只要這些物體距離太陽係不太遠，且行星系統的中心恆星足夠小，不會幹擾其他訊號，就可以觀測到這些物體。
類似地球的系外行星上可能存在其他原始生物 植物和藻類。 由於這代表了陸地和水域表面的特徵顏色，因此人們應該尋找某些代表生命的顏色。 新一代望遠鏡應該可以探測系外行星反射的光，這將揭示它們的顏色。 例如，在從太空觀察地球的情況下，可以看到大劑量的輻射。 近紅外線輻射它來自植物中的葉綠素。 在被系外行星包圍的恆星附近接收到的此類訊號表明，「那裡」也可能有某種東西正在生長。 格林會更強烈地建議這一點。 覆蓋原始地衣的行星將處於陰影中 膽汁.
科學家根據上述凌日現象確定了系外行星大氣的成分。 這種方法使得研究地球大氣的化學成分成為可能。 穿過大氣上層的光改變了它的光譜——對這種現象的分析提供了有關那裡存在的元素的資訊。
倫敦大學學院和新南威爾斯大學的研究人員於 2014 年在《美國國家科學院院刊》雜誌上發表了一種新的、更準確的方法來分析 甲烷，最簡單的有機氣體，其存在通常被認為是潛在生命的標誌。 不幸的是，目前描述甲烷行為的模型遠非完美，因此遙遠行星大氣中的甲烷含量通常被低估。 使用 DiRAC 計畫 () 和劍橋大學提供的最先進的超級計算機，模擬了大約 10 億條譜線，這些譜線可能與甲烷分子在高達 1220°C 的溫度下吸收輻射有關。 新線的列表比以前的線大約大兩倍；它將允許在很寬的溫度範圍內更好地研究甲烷含量。
甲烷預示著生命存在的可能性，而另一種更昂貴的氣體 氧 ——事實證明，並不能保證生命的存在。 地球上的這種氣體主要來自光合植物和藻類。 氧氣是生命的主要標誌之一。 然而，根據科學家的說法，將氧氣的存在解釋為等同於生物體的存在可能是錯誤的。
最近的研究發現了兩種情況，在遙遠行星的大氣中檢測到氧氣可能會錯誤地表明生命的存在。 結果，兩者都產生了氧氣 非生物產品。 在我們分析的一個場景中，來自一顆比太陽小的恆星的紫外線可能會破壞系外行星大氣中的二氧化碳，釋放出氧分子。 電腦模擬顯示 CO 的衰變2 不僅給出 O2，而且還產生大量的一氧化碳（CO）。 如果除了系外行星大氣中的氧氣之外，還強烈檢測到這種氣體，則可能表示存在誤報。 另一種情況涉及低質量恆星。 它們發出的光促進了短壽命 O 分子的形成。4。 他們在O附近的發現2 它還應該給天文學家敲響警鐘。
我們正在尋找甲烷和其他痕跡
主要的運輸方式對地球本身幾乎沒有什麼影響。 它可用於確定其大小以及與恆星的距離。 測量徑向速度的方法可以幫助確定其品質。 兩種方法的結合可以計算密度。 但有可能近距離觀察這顆系外行星嗎？ 事實證明這是真的。 NASA 已經知道如何更好地觀察像 Kepler-7 b 這樣的行星，開普勒和史匹哲望遠鏡被用來繪製大氣中的雲圖。 人們發現這顆行星對於我們所知的生命形式來說太熱了，溫度在 816 到 982°C 之間。 然而，考慮到我們談論的是一個距離我們數百光年的世界，對它進行如此詳細的描述本身就是一大進步。
天文學中用於消除大氣振動引起的干擾的自適應光學也將很有用。 它的用途是使用電腦控制望遠鏡，以避免鏡子的局部變形（大約幾微米），從而糾正所得影像中的錯誤。 是的，它有效 雙子座行星掃描儀 (GPI)，位於智利。 該工具於 2013 年 XNUMX 月首次推出。 GPI 使用紅外線探測器，其功能強大到足以捕捉黑暗和遙遠物體（例如係外行星）的光譜。 得益於此，我們將可以更多地了解它們的組成。 這顆行星被選為首批觀測目標之一。 在這種情況下，GPI 的工作原理就像日冕儀，這意味著它會使遙遠恆星的圓盤變暗，以顯示附近行星的亮度。
看到「生命跡象」的關鍵是來自繞著行星運行的恆星發出的光。 穿過大氣層的系外行星會留下特定的痕跡，可以使用光譜方法從地球上測量，即物理物件發射、吸收或散射的輻射的分析。 類似的方法可用於研究系外行星的表面。 不過，有一個條件。 表面必須充分吸收或漫射光。 蒸發行星，即外層漂浮在大塵埃雲中的行星，是很好的候選人。
事實證明，我們已經可以識別諸如 地球的雲量。 根據對其母恆星光的光譜分析，系外行星 GJ 436b 和 GJ 1214b 周圍存在密集的雲層。 這兩顆行星都屬於所謂的超級地球範疇。 GJ 436b 位於獅子座，距離地球 36 光年。 GJ 1214b位於蛇夫座，距離我們40光年。
歐洲太空總署（ESA）目前正在研發一顆衛星，其任務是準確描述和研究已知係外行星的結構（基奧普斯）。 該任務計劃於 2017 年發射。 反過來，美國太空總署希望在同一年將已經提到的 TESS 衛星送入太空。 2014年XNUMX月，歐洲太空總署批准了該任務 柏拉圖， 與發送望遠鏡到太空尋找類地行星有關。 根據目前的計劃，它應該在2024年開始尋找含水的岩石物體。 這些觀測結果也應該有助於尋找系外衛星，就像使用開普勒資料一樣。
歐洲歐空局幾年前開發了該計劃。 達爾文。 美國宇航局有一個類似的「行星爬行者」。 TPF ()。 這兩個計畫的目標都是研究與地球大小相似的行星，以確定其大氣中是否存在氣體，這些氣體標誌著生命的有利條件。 兩者都包含創建太空望遠鏡網路以合作尋找類地系外行星的大膽想法。 十年前，技術尚未充分發展，項目被關閉，但並非一切都是徒勞的。 憑藉美國太空總署和歐洲太空總署的豐富經驗，他們目前正在合作開發上述韋伯太空望遠鏡。 借助其 6,5 公尺的大鏡子，研究大型行星的大氣層將成為可能。 這將使天文學家能夠檢測到氧氣和甲烷的化學痕跡。 這將是有關係外行星大氣層的具體資訊——這是完善這些遙遠世界的知識的下一階段。
美國太空總署的各個團隊正在努力開發該領域的新研究替代方案。 這些鮮為人知且仍處於早期階段的項目之一是。 這個想法是用類似雨傘的東西遮住恆星的光線，以便可以觀察到其外圍的行星。 透過分析波長，將有可能確定其大氣成分。 美國太空總署將在今年或明年評估該項目，並決定是否繼續執行該任務。 如果開始的話，時間是 2022 年。
星系外圍有文明嗎？
尋找生命的痕跡比尋找整個地外文明的願望更溫和。 包括史蒂芬·霍金在內的許多研究人員都建議不要採用後者，因為它對人類有潛在威脅。 在嚴肅的圈子裡，通常不會提及任何外星文明、太空兄弟或智慧生物。 然而，如果我們想要尋找高級外星人，一些研究人員也有關於如何增加找到他們的機會的想法。
例如。 哈佛大學的天文物理學家羅莎娜·迪·史特凡諾表示，先進的文明生活在銀河系外圍緊密堆積的球狀星團中。 2016 年初，研究人員在佛羅裡達州基西米舉行的美國天文學會年會上提出了她的理論。 迪斯蒂法諾證明了這個相當有爭議的假設，因為在我們銀河系的邊緣有大約 150 個古老而穩定的球狀星團，它們為任何文明的發展提供了良好的土壤。 間隔很近的恆星可能意味著許多附近的行星系統。 如此多的星星聚集成球，是成功地從一個地方跳到另一個地方，同時維持先進社會的良好土壤。 迪斯蒂法諾說，星團中恆星的接近可能有利於維持生命。
