搜索、聆听和嗅觉

“十年之内，我们将找到地球以外生命的令人信服的证据，”该机构的科学主任艾伦斯托凡在 2015 年 20 月的美国宇航局宜居世界太空会议上说。 她补充说，关于外星生命存在的无可辩驳和确定的事实将在 30 至 XNUMX 年内收集。

“我们知道去哪里看，怎么看，”斯托凡说。 “而且由于我们走在正确的轨道上，没有理由怀疑我们会找到我们正在寻找的东西。” 该机构的代表没有具体说明天体的确切含义。 他们的说法表明，例如，它可能是火星、太阳系中的另一个天体或某种系外行星，尽管在后一种情况下，很难假设仅一代人就会获得确凿的证据。 确实 近年来和几个月的发现表明一件事：水——并且呈液态，被认为是生物体形成和维持的必要条件——在太阳系中非常丰富。

“到 2040 年，我们将发现外星生命，”美国宇航局 SETI 研究所的 Seth Szostak 在众多媒体声明中附和。 然而，我们不是在谈论与外星文明的接触——近年来，我们一直着迷于生命存在的先决条件的新发现，例如太阳系体内的液态水资源、水库的踪迹和溪流。 在火星上或在恒星的生命区存在类地行星。 所以我们听说了有利于生命的条件，以及最常见的化学痕迹。 现在与几十年前发生的事情的不同之处在于，现在几乎在任何地方，甚至在金星上或在土星遥远卫星的内部，生活的足迹、迹象和条件都不例外。

用于发现此类特定线索的工具和方法的数量正在增加。 我们正在改进各种波长的观察、聆听和检测方法。 最近有很多关于寻找化学痕迹，甚至在非常遥远的恒星周围的生命特征的讨论。 这就是我们的“嗅觉”。

优秀的中国天篷

我们的仪器更大更灵敏。 2016年XNUMX月，巨人投产。 中国射电望远镜FAST他们的任务是寻找其他星球上的生命迹象。 全世界的科学家都对他的工作寄予厚望。 董事长道格拉斯·瓦科赫（Douglas Vakoch）表示：“它将能够比地外探索历史上任何时候都更快、更远地进行观测。” METI 国际，一个致力于寻找外星形式情报的组织。 FAST 视野将是两倍大 阿雷西博望远镜 在波多黎各，过去 53 年来一直处于领先地位。

FAST天幕（口径500米的球形望远镜）直径4450米，由5块三角形铝板组成。 它占地相当于三十个足球场。 上班需要XNUMX公里范围内完全安静， 因此，从周边地区搬迁了近 10 人。 人们。 射电望远镜位于贵州省南部绿色喀斯特地貌景观中的天然水池中。

然而，在 FAST 能够正确监测外星生命之前，必须首先对其进行正确校准。 因此，他前两年的工作将主要致力于前期研究和监管。

百万富翁和物理学家

最近在太空中寻找智能生命的最著名的项目之一是由俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳支持的英国和美国科学家的项目。 这位商人和物理学家已经花费了 100 亿美元用于预计将持续至少十年的研究。 “有一天，我们将收集到与其他类似程序在一年内收集到的一样多的数据，”米尔纳说。 参与该项目的物理学家斯蒂芬霍金说，现在已经发现了如此多的系外行星，因此搜索是有意义的。 “太空中有如此多的世界和有机分子，似乎生命可以在那里存在，”他评论道。 该项目将被称为迄今为止寻找地球以外智能生命迹象的最大科学研究。 由加州大学伯克利分校的一组科学家领导，它将广泛使用世界上两个最强大的望远镜： 绿色银行 在西弗吉尼亚州和 望远镜公园 在澳大利亚新南威尔士州。

我们可以通过以下方式从远处识别先进的文明：

• 气体的存在，尤其是空气污染物、氯氟烃、二氧化碳、甲烷、氨；
• 文明建造的物体的光和反射；
• 散热；
• 强烈的辐射释放；
• 神秘物体——例如大型车站和移动的船只；
• 不能用自然原因解释其形成的结构的存在。

米尔纳介绍了另一项名为。 他承诺支付1万美元。 奖励给创造特殊数字信息以发送到最能代表人类和地球的太空的人。 米尔纳-霍金二人组的想法并没有就此结束。 最近，媒体报道了一个项目，该项目涉及向恒星系统发送激光制导纳米探针，其速度达到……光速的五分之一！

空间化学

对于那些在外太空寻找生命的人来说，没有什么比在外太空发现众所周知的“熟悉”化学物质更令人欣慰的了。 甚至 水汽云 “悬”在外太空。 几年前，在类星体 PG 0052+251 周围发现了这样的云。 根据现代知识，这是已知的太空中最大的水库。 精确计算表明，如果所有这些水蒸气都凝结，它将是地球所有海洋中的水的 140 万亿倍。 在恒星中发现的“水库”的质量是 100 XNUMX。 是太阳质量的几倍。 仅仅因为某处有水并不意味着那里有生命。 为了让它蓬勃发展，必须满足许多不同的条件。

最近，我们经常听到关于在太空偏远角落发现有机物质的天文“发现”。 例如，在 2012 年，科学家们在距离我们大约 XNUMX 万光年的地方发现了 羟胺它由氮、氧和氢原子组成，与其他分子结合，理论上能够在其他星球上形成生命结构。

围绕 MWC 480 恒星运行的原行星盘中的有机化合物。

甲基氰 （CH₃CN) ÿ 氰基乙炔 （股份公司₃美国哈佛-史密森尼天体物理中心 (CfA) 的研究人员于 480 年发现了围绕 MWC 2015 恒星运行的原行星盘中的 N)，这是另一个线索，表明太空中可能存在化学，并有机会进行生物化学。 为什么这种关系是一个如此重要的发现？ 当生命在地球上形成时，它们就存在于我们的太阳系中，没有它们，我们的世界可能不会像今天这样。 恒星 MWC 480 本身的重量是我们的恒星的两倍，距离太阳约 455 光年，与太空中的距离相比有点小。

最近，在 2016 年 XNUMX 月，NRAO 天文台的 Brett McGuire 和加州理工学院的 Brandon Carroll 教授等团队的研究人员发现了属于所谓的复杂有机分子的痕迹。 手性分子. 手性表现为原始分子及其镜面反射不相同，并且与所有其他手性对象一样，不能通过空间中的平移和旋转来组合。 手性是许多天然化合物（糖、蛋白质等）的特征。到目前为止，除了地球之外，我们还没有看到任何一种。

这些发现并不意味着生命起源于太空。 然而，他们认为至少有一些它诞生所需的粒子可能在那里形成，然后与陨石和其他物体一起到达行星。

生活的色彩

应得的 开普勒太空望远镜 促成了一百多颗类地行星的发现，并拥有数千颗系外行星候选者。 截至 2017 年，NASA 计划使用另一台太空望远镜，即开普勒的继任者。 凌日系外行星探测卫星，苔丝. 它的任务将是寻找过境中的系外行星（即穿过母星）。 通过将其发送到环绕地球的高椭圆轨道，您可以扫描整个天空，寻找围绕我们附近明亮恒星运行的行星。 该任务可能会持续两年，在此期间将探索大约 XNUMX 万颗恒星。 多亏了这一点，科学家们有望发现数百颗与地球相似的行星。 进一步的新工具，例如。 詹姆斯韦伯太空望远镜 （詹姆斯韦伯太空望远镜）应该跟踪并深入研究已经取得的发现，探测大气层并寻找可能导致后来发现生命的化学线索。

项目过境系外行星测量卫星 - 可视化

然而，就我们所知，所谓的生命的生物特征是什么（例如，大气中存在氧气和甲烷），尚不清楚这些化学信号中的哪一个来自数十和数百光的距离年终于决定了此事。 科学家们一致认为，同时存在氧气和甲烷是生命存在的重要先决条件，因为没有已知的非生命过程会同时产生这两种气体。 然而，事实证明，这些特征可以被外卫星破坏，可能是围绕系外行星运行（就像它们围绕太阳系中的大多数行星一样）。 因为如果月球大气中含有甲烷，而行星中含有氧气，那么我们的仪器（在其发展的现阶段）可以将它们组合成一个氧气-甲​​烷特征，而不会注意到系外卫星。

也许我们不应该寻找化学痕迹，而应该寻找颜色？ 许多天体生物学家认为，嗜盐菌是地球上最早的居民之一。 这些微生物吸收了辐射的绿色光谱并将其转化为能量。 另一方面，它们反射紫色辐射，因此，从太空看，我们的星球只有这种颜色。

为了吸收绿光，使用了嗜盐菌 视网膜，即视觉紫色，可以在脊椎动物的眼睛中找到。 然而，随着时间的推移，利用细菌开始在我们的星球上占据主导地位。 叶绿素它吸收紫光并反射绿光。 这就是为什么地球看起来是这样的原因。 占星家推测，在其他行星系统中，盐杆菌可能会继续生长，因此他们推测 在紫色星球上寻找生命.

上述的詹姆斯韦伯望远镜很可能会看到这种颜色的物体，该望远镜计划于 2018 年发射。 然而，只要它们离太阳系不太远，并且行星系统的中心恒星足够小，不会干扰其他信号，就可以观察到这些物体。

类地系外行星上的其他原始生物很可能， 植物和藻类. 由于这意味着表面的特征颜色，无论是地球还是水，人们应该寻找某些表明生命的颜色。 新一代望远镜应该探测到系外行星反射的光，这将揭示它们的颜色。 例如，在从太空观察地球的情况下，可以看到大剂量的辐射。 近红外辐射它来源于植物中的叶绿素。 在被系外行星包围的恒星附近接收到的此类信号将表明“那里”也可能正在生长。 格林会更强烈地建议它。 被原始地衣覆盖的行星将处于阴影中 胆汁.

科学家根据上述凌日确定系外行星大气的组成。 这种方法使研究行星大气的化学成分成为可能。 穿过高层大气的光会改变其光谱——对这种现象的分析提供了有关那里存在的元素的信息。

伦敦大学学院和新南威尔士大学的研究人员于 2014 年在《美国国家科学院院刊》杂志上发表了一种新的、更准确的方法来分析 甲烷，最简单的有机气体，其存在通常被认为是潜在生命的标志。 不幸的是，描述甲烷行为的现代模型远非完美，因此遥远行星大气中的甲烷量通常被低估。 使用 DiRAC () 项目和剑桥大学提供的最先进的超级计算机，已经对大约 10 亿条谱线进行了建模，这些谱线可能与温度高达 1220°C 时甲烷分子对辐射的吸收有关. 新线列表比以前的线长约 2 倍，可以更好地研究很宽温度范围内的甲烷含量。

甲烷预示着生命存在的可能性，而另一种更昂贵的气体 氧 ——事实证明，并不能保证生命的存在。 地球上的这种气体主要来自光合植物和藻类。 氧气是生命的主要标志之一。 然而，据科学家称，将氧气的存在解释为生物体的存在可能是错误的。

最近的研究已经确定了两种情况，即在遥远行星的大气中检测到氧气可能会错误地表明生命的存在。 两者都产生了氧气 非生物产品. 在我们分析的一个场景中，来自比太阳小的恒星发出的紫外线可能会破坏系外行星大气中的二氧化碳，从而释放出氧气分子。 计算机模拟表明，CO 的衰变₂ 不仅给₂，而且还有大量的一氧化碳（CO）。 如果在系外行星大气中除了氧气之外还强烈检测到这种气体，则可能表示误报。 另一种情况涉及低质量恒星。 它们发出的光有助于形成短寿命的 O 分子。₄. 他们在 O 旁边的发现₂ 它还应该为天文学家敲响警钟。

寻找甲烷和其他痕迹

主要的运输方式很少提及地球本身。 它可以用来确定它的大小和与恒星的距离。 测量径向速度的方法可以帮助确定其质量。 两种方法的结合使得计算密度成为可能。 但是有可能更仔细地检查这颗系外行星吗？ 事实证明是的。 NASA 已经知道如何更好地观察像 Kepler-7 b 这样的行星，开普勒和斯皮策望远镜已被用于绘制大气云图。 事实证明，这颗行星对于我们所知的生命形式来说太热了，温度范围从 816 到 982°C。 然而，鉴于我们谈论的是一个距离我们一百光年的世界，对它进行如此详细的描述这一事实是向前迈出了一大步。

在天文学中用于消除大气振动引起的干扰的自适应光学也将派上用场。 它的用途是用计算机控制望远镜，以避免镜子的局部变形（大约几微米），从而纠正所得图像中的误差。 是的，它有效 双子座行星扫描仪 (GPI) 位于智利。 该工具于 2013 年 XNUMX 月首次推出。 GPI 使用红外探测器，其功能强大到足以探测黑暗和遥远物体（如系外行星）的光谱。 多亏了这一点，才有可能更多地了解它们的组成。 这颗行星被选为首批观测目标之一。 在这种情况下，GPI 就像日冕仪一样工作，这意味着它使遥远恒星的圆盘变暗，以显示附近行星的亮度。

观察“生命迹象”的关键是来自绕行星运行的恒星发出的光。 穿过大气层的系外行星会留下特定的痕迹，可以通过光谱方法从地球上测量，即分析由物理对象发射、吸收或散射的辐射。 类似的方法可用于研究系外行星的表面。 但是，有一个条件。 表面必须充分吸收或散射光。 蒸发行星，即外层漂浮在大尘埃云中的行星，是很好的候选者。

事实证明，我们已经可以识别出像 行星的云量. 基于对来自母星的光的光谱分析，确定了系外行星 GJ 436b 和 GJ 1214b 周围存在密集云层。 这两颗行星都属于所谓的超级地球。 GJ 436b 位于狮子座，距离地球 36 光年。 GJ 1214b 位于蛇夫座，距离我们 40 光年。

欧洲航天局（ESA）目前正在研究一颗卫星，其任务是准确表征和研究已知系外行星的结构（CHEOPS）。 该任务计划于 2017 年启动。 反过来，美国宇航局希望在​​同年将已经提到的 TESS 卫星送入太空。 2014 年 XNUMX 月，欧洲航天局批准了该任务 柏拉图， 与将望远镜送入太空寻找类地行星有关。 按照目前的计划，2024年他应该开始寻找含水量的岩石物体。 这些观察结果也应该有助于寻找系外卫星，就像使用开普勒的数据一样。

几年前，欧洲欧空局制定了该计划。 达尔文. NASA 也有类似的“行星爬行器”。 TPF ()。 这两个项目的目标都是研究地球大小的行星大气中是否存在表明有利生命条件的气体。 两者都包含了关于合作寻找类地系外行星的太空望远镜网络的大胆想法。 十年前，技术还没有得到充分发展，程序被关闭，但并非一切都是徒劳的。 得益于 NASA 和 ESA 的经验，他们目前正在共同研究上述韦伯太空望远镜。 由于其 6,5 米的大镜子，将有可能研究大型行星的大气。 这将使天文学家能够探测到氧气和甲烷的化学痕迹。 这将是有关系外行星大气的具体信息——这是完善有关这些遥远世界的知识的下一步。

NASA 的各个团队正在努力开发该领域的新研究替代方案。 其中一个鲜为人知且仍处于早期阶段的是. 它将是关于如何用雨伞之类的东西遮住恒星的光，以便您可以观察其外围的行星。 通过分析波长，将有可能确定其大气的成分。 NASA 将在今年或明年评估该项目，并决定该任务是否值得。 如果它开始，那么在 2022 年。

星系外围的文明？

寻找生命的踪迹意味着比寻找整个外星文明更谦虚的愿望。 许多研究人员，包括斯蒂芬霍金，不建议后者——因为对人类的潜在威胁。 在严肃的圈子里，通常不会提及任何外星文明、太空兄弟或智能生物。 然而，如果我们想寻找先进的外星人，一些研究人员也有关于如何增加找到它们的机会的想法。

示例。 哈佛大学的天体物理学家 Rosanna Di Stefano 说，先进的文明生活在银河系外围密集的球状星团中。 研究人员于 2016 年初在佛罗里达州基西米举行的美国天文学会年会上介绍了她的理论。 Di Stefano 通过以下事实证明了这一颇具争议的假设：在我们银河系的边缘，大约有 150 个古老而稳定的球形星团，它们为任何文明的发展提供了良好的基础。 间隔很近的恒星可能意味着许多间隔很近的行星系统。 如此多的星星聚集成球是从一个地方成功飞跃到另一个地方同时保持先进社会的良好基础。 迪斯蒂法诺说，星团中的恒星接近可能有助于维持生命。