即使天文學家正努力實現期待已久的里程碑式發現：一顆類地行星圍繞另一顆恆星執行，研究人員已經在考慮探測這種行星上存在外星生命需要什麼條件。
首先，壞訊息是：目前沒有任何望遠鏡擁有足夠強大的觀測能力，可以挑選出能夠表明系外行星適宜居住甚至已被居住的分子訊號。好的一方面是，目前正在計劃或已經開始建造的觀測站或許有機會。但這絕非板上釘釘的事。
根據最近發表在《天體物理學雜誌》和即將發表在《天文學與天體物理學》雜誌上的研究，下一代巨型地面望遠鏡，統稱為極大望遠鏡 (ELTs)，或許能夠從穿過系外行星大氣層的星光中提取出生物標記訊號。兩組科學家計算了歐洲極大望遠鏡 (E-ELT) 可能探測到的生物標記。E-ELT 是一個計劃中的天文臺，其 39 米主鏡將使目前處於天文學前沿的 10 米雙子星凱克望遠鏡相形見絀。（凱克望遠鏡目前可以放心：E-ELT 最早也要到 2020 年代才會投入使用。）結果令人謹慎樂觀：假設類地行星相對普遍，E-ELT 或類似的觀測站或許能夠識別出幾種對生命重要甚至可以指示生命的分子。
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在地球上，生物透過多種方式在環境中留下許多化學印記，例如，植物和細菌產生氧氣、消化過程中釋放甲烷，以及全球碳迴圈中二氧化碳的產生和消耗。測量系外行星大氣層中的這些化學物質——特別是那些表明化學迴圈處於非靜態平衡狀態的測量結果——可以為該世界存在生命提供強有力的跡象。“透過識別行星大氣層中的某些分子，你可以初步證明那裡存在生命，”荷蘭萊頓大學的天文學家伊格納斯·斯內倫說。
然而，僅僅發現系外行星就足夠困難了。從如此遙遠的地方的行星大氣光譜中提取出細微的化學訊號是一項巨大的挑戰。儘管如此，使用世界上最好的望遠鏡的天文學家已經識別出在巨大、高輻射系外行星的大氣層中存在的特定原子和分子。要對較冷的軌道上較小的行星（光子相對稀少的物體）進行同樣的操作，將需要更大的望遠鏡和多年的觀測。
根據《天體物理學雜誌》的研究，藉助高解析度攝譜儀將系外行星收集到的光分解成其組成波長，E-ELT 原則上可以發現溫帶類地系外行星大氣層中的氧氣。在地球上，氧氣主要來自光合作用。“如果沒有生命，如果沒有生物活動，就不會有氧氣，”領導這項研究的斯內倫說。因此，系外行星大氣層中存在氧氣將表明一個熟悉的生物過程正在異世界中發揮作用。“在未來十年內可用的下一類望遠鏡，將非常困難，”他說。“這將是可能的，但非常困難。”
但作者指出，如果有關行星圍繞紅矮星而非更大的類太陽恆星執行，那麼氧氣的探測將更容易。原因是：較小、較暗的恆星溫度較低，這意味著具有液態水的適居行星可以存在於更靠近恆星的位置。較小的軌道意味著行星更快地完成圍繞恆星的執行，並且更頻繁地向地球望遠鏡顯現。因此，天文學家可以每年多次檢查一顆行星，並且根據斯內倫及其同事的計算，可以在大約十年內為氧氣的存在建立可靠的證據。
第二項研究得出了稍微樂觀的結論，無論是字面意義上還是比喻意義上。低解析度光譜分析雖然不那麼確鑿，但或許可以使天文學家探測圍繞更明亮、更像太陽的恆星執行的類地行星中與生物相關的分子。研究人員發現，E-ELT 可以識別出水，人們認為水對生命很重要但不足夠，還可以識別出臭氧 (O3)，一種與氧氣 (O2) 密切相關的分子。“當我們確定存在臭氧時，我們就可以非常確定大氣中存在氧氣，”德國航空航天中心和法國波爾多天體物理實驗室的天體物理學家帕斯卡·赫德爾特解釋說，他是《天文學與天體物理學》研究的主要作者。在赫德爾特小組探索的某些情景中，甲烷也可能被檢測到。
低解析度搜尋技術將使用覆蓋一系列波長的濾光片，而不是精確定位窄光譜線來識別行星大氣層的分子成分。優點是提高了行星訊號的信噪比。但在某些情況下，單個濾光片可能包含多個感興趣的分子特徵——例如，一個選出 2.7 微米左右波長的濾光片將拾取水蒸氣和二氧化碳的吸收特徵，但無法區分兩者。
這就是 NASA 計劃中的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 的用武之地。韋伯號計劃在五年左右發射，其孔徑比 ELT 小得多。但是，該望遠鏡將位於深空，不必與地球大氣層的混淆訊號作鬥爭。“ELT 的問題在於它位於地球上，”赫德爾特說。“太空中的 ELT 將是棒極了。” 失敗的情況下，較小的 JWST 仍然可以補充地面上的巨型望遠鏡：如果韋伯可以透過在其他波長上進行觀測來排除系外行星大氣層中二氧化碳的存在，則 E-ELT 可以用其寬頻濾光片確認水的存在。
鑑於 E-ELT 或其他擬議的 ELT（例如巨型麥哲倫望遠鏡或三十米望遠鏡）尚未建成，並且 JWST 尚未發射，所有計算仍然有點理論性。但斯內倫指出，他的團隊提出的方法已經證明在使用較小的望遠鏡瞄準較大的行星時是可行的。
此外，化學與生命之間的聯絡並不總是直接的，對氧氣、甲烷或某些其他與生物相關的分子的檢測需要仔細的解釋。金星有一個臭氧層，而根據行星科學界存在爭議的研究，火星偶爾會釋放甲烷羽流。但沒有確鑿的證據表明這兩個行星都存在微生物。“原則上僅僅發現氧氣是不夠的，”斯內倫在談到未來的系外行星研究時警告說。“你真的需要將整個大氣層作為一個整體來描述。”