為了尋找其他星球上的生命，天文學(xué)家們搜索了很多光年之外的行星，需要識(shí)別生命的方法，但什么才是好的證據(jù)呢？我的地球提供了一些靈感，空氣中充滿了甲烷，光合作用的植物排出氧氣。也許這些氣體可以在任何有生命存在的地方找到。

但在與地球截然不同的世界上，假定的生命跡象可以由非生物過程激發(fā)出來?？屏_拉多大學(xué)博爾德分校的天文學(xué)家凱文·弗朗斯說：要想知道一個(gè)真實(shí)的跡象，必須超越行星本身，一直看到它環(huán)繞的那顆恒星。

為此目的，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了西斯廷任務(wù)，將乘坐探空火箭飛行15分鐘，觀察遙遠(yuǎn)的恒星，以幫助解釋圍繞它們運(yùn)行行星上的生命跡象，該任務(wù)將于2019年8月5日凌晨發(fā)射。46億年前地球剛形成不久，就被有毒的大氣層所包圍?；鹕絿姲l(fā)出甲烷和硫磺，空氣中二氧化碳含量是今天的200倍。直到十五億年半以后，含有兩個(gè)氧原子的氧分子才出現(xiàn)。它是一種“排泄物”，是古代細(xì)菌通過光合作用丟棄的。

但它引發(fā)了后來被稱為“大氧化事件”的事件，永久性地改變了地球的大氣層，為更復(fù)雜的生命形式鋪平了道路。如果沒有地表生命，地球大氣中就不會(huì)有大量的氧氣。氧被稱為生物標(biāo)志物：一種與生命有關(guān)的化合物。氧在地球大氣中的存在暗示著潛藏在地球下面的生命形式。但是，正如復(fù)雜計(jì)算機(jī)模型所顯示的那樣，地球上的生物標(biāo)記物并不總是對(duì)系外行星或宇宙其他地方環(huán)繞恒星運(yùn)行的行星那么可信?？茖W(xué)家用m矮星來證明這一點(diǎn)，m矮星比太陽更小，也更冷。

m矮星占了銀河系恒星總數(shù)的近四分之三。為了了解圍繞m矮星運(yùn)行的系外行星，科學(xué)家們模擬了地球大小的行星圍繞m -矮星運(yùn)行，與地球的差異很快就顯現(xiàn)出來。m -矮星產(chǎn)生強(qiáng)烈的紫外線，當(dāng)光線照射到模擬的類地行星上時(shí)，紫外線將二氧化碳中的碳剝離，留下自由分子氧。紫外線也能分解水蒸氣分子，釋放出單個(gè)氧原子，大氣產(chǎn)生氧氣，但沒有生命。這些稱這些為假陽性生物標(biāo)記物，光靠光化學(xué)就能在類地行星上產(chǎn)生氧氣。

要了解一顆行星，先研究其恒星

地球上沒有生命的低氧水平是一種僥幸——部分歸功于與太陽的相互作用。不同恒星的系外行星系統(tǒng)可能不同。如果我們認(rèn)為了解一顆行星的大氣層，但卻不了解它所圍繞的恒星，很可能會(huì)搞錯(cuò)?？茖W(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)SISTINE是為了更好地了解主恒星及其對(duì)系外行星大氣的影響。SISTINE是亞軌道成像光譜儀的縮寫，用于測量附近系外行星宿主恒星的過渡區(qū)輻照度。有了宿主恒星光譜，科學(xué)家們可以更好地分辨出其軌道行星上真實(shí)的生物標(biāo)記物和假陽性。

為了進(jìn)行這些測量，科學(xué)家們使用光譜儀，這是一種將光分離成其組成部分的儀器。光譜就像指紋，這是我們?nèi)绾伟l(fā)現(xiàn)事物是由什么構(gòu)成，無論是在地球上，還是向外看宇宙的時(shí)候。SISTINE測量波長在100到160納米之間的光譜，這是一種遠(yuǎn)紫外光，可以產(chǎn)生氧氣，還可能產(chǎn)生假陽性。在這個(gè)范圍內(nèi)，光的輸出會(huì)隨著恒星質(zhì)量而變化，這意味著不同質(zhì)量的恒星幾乎肯定會(huì)與太陽不同。同時(shí)還可以測量耀斑，或明亮的恒星爆炸，這些耀斑會(huì)同時(shí)釋放出強(qiáng)劑量的遠(yuǎn)紫外光。

恒星頻繁的耀斑會(huì)把適宜居住環(huán)境變成致命環(huán)境。該任務(wù)將由一枚黑色的Brant IX探空火箭執(zhí)行，探空火箭在返回地球之前會(huì)進(jìn)行短時(shí)間、有針對(duì)性的太空飛行，有大約5分鐘的觀察時(shí)間。雖然很短，但能看到哈勃太空望遠(yuǎn)鏡等天文臺(tái)無法觀測到波長的恒星。計(jì)劃發(fā)射兩次，第一個(gè)將于8月在白沙進(jìn)行校準(zhǔn)，將在距離地球表面174英里的高空飛行，以觀察ngc6826。ngc6826是一團(tuán)圍繞著一顆白矮星的氣體云，距離天鵝座約2000光年。NGC 6826在紫外光下很亮，并顯示出清晰的光譜線。

經(jīng)過校準(zhǔn)后，第二顆衛(wèi)星將于2020年從澳大利亞恩胡倫貝的阿納姆航天中心發(fā)射。將在那里觀察半人馬座阿爾法星A和B的紫外光譜。這些距離我們4.37光年的恒星是我們的鄰居，也是系外行星觀測的主要目標(biāo)。觀測和獲取觀測資料的技術(shù)都是考慮到未來任務(wù)而設(shè)計(jì)。其中之一是NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，目前計(jì)劃于2021年發(fā)射。深空觀測站將看到可見光到中紅外線，這對(duì)探測圍繞m -矮星運(yùn)行的系外行星很有用。

博科園｜研究/來自：美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心
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