尋找外星生命應成為 NASA 的基本組成部分,新報告力促

一個藍絲帶委員會發現,天體生物學值得深入整合到該航天機構的探索工作中

1976 年,維京 2 號著陸器從火星烏托邦平原表面拍攝的影像。維京號火星任務是該航天機構最後一次對另一個世界進行直接、明確的生命搜尋。

幾十年來,許多研究人員傾向於將天體生物學視為空間科學中的弱勢學科。這個領域——專注於研究地球以外的生命——經常被批評為更具哲學性而非科學性,因為它缺乏可供研究的切實樣本。

現在一切都在改變。天文學家曾經對外星系一無所知,而今天他們已經掌握了數千個例子。雖然過去認為生物體需要我們世界相對溫和的表面條件才能生存,但關於生命在極端黑暗、高溫、高鹽度和寒冷麵前的持久能力的新發現,擴大了研究人員的接受度,即可能在從火星沙漠到土星衛星土衛二冰封海洋的任何地方找到生命。

為了突出天體生物學日益成熟和影響力,美國國家科學院 (NAS) 釋出了一份國會授權的報告,敦促 NASA 將在其他世界尋找生命作為其探索工作不可或缺的核心組成部分。該領域現在已完全準備好成為該機構未來任務組合的主要推動力,這些任務可能有一天會讓全人類知道我們在宇宙中是否是孤獨的。“真正解決這個問題機會正處於一個至關重要的關頭,”多倫多大學地質學家、報告撰寫委員會主席芭芭拉·舍伍德·洛拉爾說。


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天文和行星科學界目前正準備分別進行十年調查——每 10 年一次的努力,旨在確定一個領域最重要的未決問題——並提出一份專案願望清單以幫助回答這些問題。國會和 NASA 等政府機構參考十年調查來規劃研究策略;反過來,十年調查又參考 NAS 新報告等檔案,以獲得關於哪些內容作為其調查結果基礎的權威建議。天體生物學現在獲得如此充分的鼓勵,可能會提高其成為十年優先事項的可能性。

9 月份釋出的另一項 NAS 研究可以被視為對天體生物學的第二次支援。這份“系外行星科學戰略”報告建議 NASA 領導一項新的太空望遠鏡的工作,該望遠鏡可以直接收集來自其他恆星周圍類地行星的光。大型紫外/光學/紅外 (LUVOIR) 望遠鏡和宜居系外行星天文臺 (HabEx) 這兩個概念是目前數十億美元 NASA 旗艦任務的競爭者,該任務最早可能在 2030 年代發射。這兩個天文臺都可以使用日冕儀或“星影”——選擇性地阻擋星光但允許行星光線透過的物體——來尋找遙遠大氣層中宜居性和生命的跡象。但它們中的任何一個都需要天體生物學以外的大量和持續的支援,才能在十年過程及以後取得成功。

過去曾努力支援大型、以天體生物學為重點的任務,例如 NASA 的陸地行星探測器概念——2000 年代中期雄心勃勃的太空望遠鏡提案,該提案本可以發現地球大小的系外行星並描述其大氣層(如果這些專案曾經脫離圖紙)。相反,它們遭受了可恥的取消,這給天體生物學家上了一些慘痛的教訓。哥倫比亞大學的天體生物學家迦勒·沙夫說,當時關於其他恆星周圍行星數量的資訊仍然太少,這意味著倡導者無法正確估計此類任務的成功機率。他的社群尚未意識到,為了開展大型專案,它需要團結起來,並表明其目標如何與那些對尋找外星生命專業興趣較低的天文學家的目標相一致,他補充道。“如果我們想要大型玩具,”他說。“我們需要更好地與他人合作。”

康奈爾大學行星科學家喬納森·盧寧說,過去,太陽系探索的天體生物學目標與傳統上支援此類努力的更側重於地球物理學的目標之間也存在緊張關係。前往其他行星或衛星的任務的儀器容量有限,而那些專門用於不同任務的儀器最終往往會為爭奪船上位置而展開激烈的競爭。從歷史上看,由於對生命的探索是如此開放且難以定義,相關的儀器裝置輸給了具有更清晰、更受約束的地球物理研究優先事項的硬體。現在,盧寧說,對生物和地質演化相互關聯的所有方式的日益瞭解,正在幫助表明這些目標不必相互衝突。“我希望天體生物學將作為太陽系整體科學探索的一部分被納入,”他說。“不是作為附加物,而是作為必不可少的學科之一。”

除了最近的 NAS 報告之外,可以說,NASA 目前對在我們宇宙後院尋找生命的興趣比幾十年來的任何時候都更大。今年,該機構釋出了一項實驗徵集,可以在我們太陽系中的另一個世界進行實驗,以直接尋找活生物體的證據——這是自 1976 年維京號火星任務以來首次釋出此類徵集。“生命探測階梯”是 NASA 科學家撰寫並於 6 月在《天體生物學》雜誌上發表的一篇論文,概述了明確確定樣本是否包含外星生物的方法——NAS 報告中提到了這一目標。該檔案還建議 NASA 與其他從事天體生物學專案的機構和組織合作,正如該航天機構上個月與非營利組織 SETI 研究所 共同舉辦了一個關於搜尋“技術特徵”的研討會,技術特徵是潛在的智慧外星人指標。“我認為天體生物學已經從看起來邊緣化或分散注意力的事物,轉變為 NASA 似乎接受的事物,將其作為我們進行太空探索以及公眾關心的主要試金石,”坦佩亞利桑那州立大學的地球化學家阿里爾·安巴爾說。

所有這一切都意味著天體生物學日益增長的影響力正在幫助將曾經被認為是古怪的想法變為現實。安巴爾回憶起 1990 年代初參加的一次會議,當時時任 NASA 局長丹·戈爾丁展示了一張阿波羅時代從太空拍攝的地球影像,並建議該機構嘗試對另一顆恆星周圍的行星做同樣的事情。

“那在 25 年前是非常離譜的,”他說。“現在一點也不離譜了。”

亞當·曼 是一位專門研究天文和物理學的記者。他的作品曾發表在《國家地理》、《華爾街日報》、《連線》和其他刊物上。

更多作者:亞當·曼
SA Space & Physics Vol 1 Issue 5本文最初以“尋找外星生命應成為 NASA 的基本組成部分,新報告力促”為標題發表於《SA 空間與物理》第 1 卷第 5 期(
doi:10.1038/scientificamericanspace1218-4
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