未能找到生命揭示了宇宙中许多生命的信息

假想外星球插图

寻找生命需要人类已知的最精密的观测仪器。它们跨越光年，寻找任何证据——任何证据——证明其他生命存在。如果尽管我们付出了所有努力，这些观测仍然没有在银河系的其他地方找到生命的证据，该怎么办？

这是一个令人担忧的问题。universetoday.com 问道：如果我们继续建造越来越灵敏的望远镜来探测高温系外行星，却仍然一无所获，该怎么办？

我们需要研究多少颗行星才能得出宇宙中除了我们之外没有其他生命的结论？目前，天文学家只知道极少数行星，最新统计显示大约有7000颗。由苏黎世联邦理工学院和SETI研究所的丹尼尔·安格豪森博士领导的研究小组正在思考，如果未来的探索像目前的探索一样徒劳无功，我们能从中了解到宇宙中存在生命的可能性。

他们通过贝叶斯分析来解决这些问题，结合不断变化的信息来计算和更新可能存在生命的系外行星数量的概率。

在他们的研究中，团队成员假设观测到的行星数量足够多，足以得出关于我们银河系邻近星系宜居性和生命普遍性的有力结论。然而，仍然存在不确定性。即使拥有先进的仪器，系外行星搜索仍需要仔细考虑不确定性、未知因素和偏见（例如对某些类型行星的假设）。

安格豪森团队确定了科学家需要的最低系外行星数量，才能确定有多少行星可能存在生命。如果科学家研究了40到80颗系外行星，却最终没有在任何一颗行星上发现生命，那就意味着只有不到10%到20%的类似行星存在生命。

纵观整个银河系，你会发现其中只有大约100亿颗行星可能适合居住。对于我们银河系而言，这个数字或许非常小。

开普勒-186f，第一颗被证实围绕宜居带遥远恒星运行的地球大小行星。宜居带是指距离恒星较远的行星表面可能存在液态水的区域。

探索遥远世界的挑战

研究其他恒星周围的行星并非易事。首先，你必须从恒星的明亮光线中“辨别”它们。然后，一旦找到它们，你还需要对它们的构成做出一些假设。

它们是由岩石构成并拥有大气层（像地球一样）吗？它们是气态巨行星吗？熔岩行星？还是冰巨行星？它们距离恒星有多远？它们有卫星吗？如果它们确实拥有适宜生命生存的环境，那么它们拥有什么样的生命？等等。

每种类型的星球都决定了那里是否存在生命。此外，每项观测都有其局限性，这反映在数据中。例如，观测可能会错过某些表明存在生命（或不存在生命）的大气线索。

科学家可能会完全忽略某些行星，认为它们不适宜生命生存，而实际上它们可能非常适合生命存在。又或者，由于观测条件的限制，他们可能会完全错过一组行星。这些不确定性令人望而生畏。

“这不仅仅关乎我们观测到多少颗行星，还关乎提出正确的问题，以及我们对发现或未发现我们正在寻找的东西有多大的信心，”安格豪森说。“如果我们不谨慎，并且对自己识别生命的能力过于自信，即使是大规模的调查也可能导致误导性的结果。”

消除生命探索中的诸多不确定性

未来在其他星球上寻找生命的计划仍在筹划中。其成功取决于科学家对生命可能存在（以及不可能存在）的地方做出正确的假设。

这些基于先前知识和持续观测的假设应该能够减少关于宜居星球的诸多不确定性。例如，由苏黎世联邦理工学院牵头的大型系外行星干涉仪（LIFE）计划在未来十年左右发射。

它的设计目的是在系外行星上寻找生命，同时将行星的多样性作为观测的一部分进行记录。为此，机载仪器将测量银河系中温带类地行星的大气成分。

光谱仪将研究大气中的气体，寻找与生命相关的分子痕迹。想象一下：如果这样的探测器用于研究地球大气层，它将探测到氧分子以及甲烷和其他碳氢化合物等气体，这些气体都可能预示着生命的存在。

为了避免得出无效结果，LIFE 的搜索将依赖于 Angerhausen 及其同事所做的贝叶斯统计。本质上，它将研究数十个在质量、半径和温度上与地球相似的行星的大气层。

目标是寻找水、与生命相关的碳氢化合物以及其他生物特征。研究结果应该会“扩大”已研究的系外行星数量，从而更准确地统计出可能（或确实）支持生命的行星数量。特别是，科学团队希望了解在我们银河系邻近区域内有多少颗行星。

我们总会有一些不确定性

最终，LIFE 的观测（以及其他调查）将有助于解答一系列关于生命星球的全新问题。有多少行星拥有生命？其中有多少是岩石星球？又有多少位于宜居带？

其中哪些行星的大气中存在水蒸气、氧气和甲烷的清晰迹象？安格豪森团队正在进行的统计概率计算工作，将有助于 LIFE 任务（以及其他类似任务）在寻找宜居行星时提出正确的研究问题。安格豪森表示，如果最终只有一个阳性结果，那么不确定性就变成了现实。

他指出：“即使我们没有发现生命，我们也能够量化具有可检测生物特征的行星的稀有程度或普遍程度。”

即使未来的 LIFE 等调查没有发现邻近系外行星上存在生命的证据，它们仍然将为了解宇宙中宜居地点的稀有程度或普遍程度打开一扇窗户。

通过仔细考量不确定性并提出精准的问题，科学家能够创造出强大的工具来理解我们在宇宙中的位置。归根结底，系外行星科学不仅仅是为了寻找宜居性和生命存在问题的答案。它还关乎提出正确的问题，并将不确定性作为探索旅程的一部分。