「超級地球」上確實可能存在生命。蘇黎世聯邦理工學院粒子物理和天文物理研究所的研究證明了這一點。當然，研究者的目的並不是要回答這個問題本身。相反，他們以地球為例，證明了計劃中的LIFE（大型系外行星干涉儀）太空任務能夠取得成功–而且計劃中的測量程序是可行的。

LIFE 任務的五顆衛星連接成一個大型太空望遠鏡。資料來源：蘇黎世聯邦理工學院/LIFE 計劃

尋找地外生命的探索

蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）領導的”生命”（LIFE）國際計劃利用由五顆衛星組成的網絡，希望有朝一日能在系外行星上探測到生命的踪跡。它的目標是對類地系外行星–在大小和溫度上與地球相似但圍繞其他恆星運行的岩質行星–進行更詳細的研究。

該計劃是將五顆較小的衛星放置在靠近詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的太空中。這些衛星將共同組成一個大型望遠鏡，作為乾涉儀接收系外行星的紅外線熱輻射。然後，可以利用光的光譜來推斷這些系外行星及其大氣層的成分。 “我們的目標是在光譜中探測到暗示系外行星上存在生命的化合物，”LIFE 計劃的負責人Sascha Quanz 解釋說。

在這項剛發表在《天文物理學雜誌》上的研究中，研究人員讓-諾埃爾-梅特勒（Jean-Noël Mettler）、比約恩-S-康拉德（Björn S. Konrad） 、薩沙-P-泉茨（Sascha P. Quanz）和拉維特-赫勒德（Ravit Helled）研究了”生命”任務如何能夠很好地描述系外行星的宜居性。為此，他們決定把地球當作系外行星，對我們的母星進行觀測。

這項研究的獨特之處在於，研究小組以真實光譜而非模擬光譜測試了未來LIFE 任務的能力。他們利用NASA的Aqua 地球觀測衛星上的一個大氣測量裝置提供的數據，產生了地球在中紅外線範圍內的發射光譜，這可能會在未來的系外行星觀測中記錄下來。

這個項目的核心是兩個考慮因素。首先，如果一架大型太空望遠鏡從太空觀測地球，它將記錄下什麼樣的紅外線光譜？因為地球將從很遠的地方被觀測到，它看起來就像一個不起眼的小點，沒有海洋或山脈等可識別的特徵。這意味著光譜將是空間和時間的平均值，取決於望遠鏡捕捉到地球的哪些景像以及捕捉時間的長短。

由此，物理學家們得出了他們研究的第二個考慮因素：如果對這些平均光譜進行分析，以獲取有關地球大氣層和地表狀況的信息，那麼結果將在哪些方面取決於觀測幾何和季節波動等因素？

研究人員考慮了三種觀測幾何圖形–來自兩極的兩個視角和另一個赤道視角–並將重點放在1 月和7 月記錄的數據上，以考慮最大的季節性變化。

如何成功確定宜居行星

這項研究的主要發現令人鼓舞：如果像”LIFE”這樣的太空望遠鏡從大約30 光年的距離觀測地球，就會發現溫帶宜居世界的跡象。研究團隊能夠從地球大氣的紅外線光譜探測到大氣氣體二氧化碳、水、臭氧和甲烷的濃度，以及有利於水出現的地表條件。臭氧和甲烷的證據尤其重要，因為這些氣體是由地球生物圈產生的。

研究人員表明，這些結果與觀測幾何形狀無關。這是個好消息，因為未來觀測類地系外行星的確切觀測幾何形狀很可能是未知的。

然而，在比較季節性波動時，結果就沒那麼有說服力了。 Quanz說：”即使不容易觀測到大氣的季節性，我們的研究也表明，下一代太空任務可以評估附近的溫帶陸地系外行星是否適宜居住，甚至是否有人居住。”

編譯自: ScitechDaily