本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
美國國家航空航天局 (NASA) 最近宣佈了 阿耳忒彌斯探月計劃，鞏固了其計劃， 計劃到 2024 年將人類送上月球，並在 2028 年之前在那裡建立可持續基地。這項雄心勃勃的計劃重燃了一個古老的問題：月球表面的獨特品質是否能為天文學開闢新的領域？
幾十年前，天文學家已經開始 設想 如何利用月球上沒有大氣層的優勢進行觀測。首先，伽馬射線、X 射線、紫外線光子或宇宙射線等高能粒子不會像在地球上那樣被大氣層阻擋，因此它們將到達安裝在月球表面的大收集面積望遠鏡。其次，對光學、紅外、毫米波或無線電波敏感的天文臺可以達到其衍射極限，而不會受到透過湍流空氣相關的模糊或吸收的影響。因此，探測器陣列可以構成具有前所未有角解析度的巨型干涉儀。
第三，缺乏電離層將允許射電天文臺接收頻率非常低的訊號，低於地球 10 千赫茲的截止頻率。這將為宇宙開啟一個新的光譜視窗，允許繪製氫原子從大爆炸後 40 萬年首次出現到宇宙黎明的三維分佈圖，使用高度紅移的 21 釐米譜線。儘管這些願景本身就令人興奮且具有開創性，但它們都是在與尋找外星生命相關的天體生物學前沿領域出現之前制定的。
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月球能為外星生命提供線索嗎？我與馬納斯維·林加姆合寫的一篇新論文肯定地回答了這個問題。這個想法是將月球表面視為一個漁網，隨著時間的推移收集星際物體，並可能從其他恆星周圍的宜居環境中傳遞生命的組成部分。
月球缺乏大氣層保證了這些信使能夠到達月球表面而不會燒燬。此外，月球的地質不活動性意味著沉積在其表面的記錄將被儲存下來，而不會與月球深層內部混合。月球表面充當天然郵箱，收集了過去數十億年間所有撞擊物體。這些“郵件”大部分來自太陽系內部。
但太陽系也會攔截來自星際空間的物體，範圍從塵埃顆粒到自由漂浮的行星和恆星。2017 年報告了首次探測到大小約為 100 米的星際物體“奧陌陌”。今年，“奧陌陌的表親”被初步發現，它是一個來自太陽系外的米級流星，於 2014 年在地球大氣層中燒燬。最近，又一個星際訪客可能已被識別。
鑑於進行這些探測的調查的搜尋範圍和持續時間，現在首次有可能校準星際物體的通量（假設它們以隨機軌跡進入太陽系）。有了這種校準，就可以計算出在其歷史上月球表面收集的星際物質的數量。星際物質的積累也可以即時觀察到；我與我的本科生阿米爾·西拉傑合作撰寫的另一篇新論文表明，月球軌道衛星上的兩米望遠鏡可以觀察到星際撞擊物撞擊月球。
如果一些星際撞擊物攜帶外星生命的組成部分，人們可以透過分析月球表面樣本來提取這些生物標誌物。阿波羅計劃帶回地球的月球岩石可能受到了地球生命的汙染，因此不能替代月球上專門的實驗基地。
識別來自其他恆星周圍宜居帶物質碎片的生物標誌物將使我們瞭解外星生命的本質。根本問題是遙遠的生命是否與我們在地球上發現的生物化學結構相似。相似之處可能意味著生命在任何地方都存在獨特的化學途徑，或者生命在星系之間轉移。無論哪種方式，月球研究都避免了派遣航天器進行極其漫長的任務去訪問其他恆星系統的需要。
即使航天器以自然界允許的最大速度——光速——旅行，從最近的恆星系統——半人馬座 α 星 A、B 或 C——獲得類似的資訊也需要近九年的往返時間；前半段時間用於到達目標，後半段時間用於資訊返回給我們。使用化學火箭，這段旅程將花費大約 10 萬年，與自從第一個現代人類開始遷徙出非洲以來所經過的時間相當。挖掘月球表面以尋找外星生命的物理證據要快得多。
根據新校準的星際物體通量，它們的碎片應占月球表面物質的百萬分之 30。星外有機物可能佔十分之一到=百萬分之幾。氨基酸是“我們所知的生命”的組成部分，可能佔千億分之幾。可以使用標準光譜技術來檢查月球風化層中的單個顆粒，並尋找能夠將它們標記為星外的特徵，然後再解開其中外星生命的組成部分。
如何識別星外起源？最簡單的標誌是氧、碳或氮同位素與獨特的太陽比率的偏差。實驗室已經證明了在所需的靈敏度水平下該方法的可行性。
但也存在發現已滅絕外星生命生物特徵的激動人心的機會。在地球上，最古老的微化石，有明確的證據表明細胞存在於大約 34 億年前，是在西澳大利亞的斯特雷利普爾組中發現的。在月球上找到外星生命形式的微化石將是令人興奮的。更令人興奮的是找到十億年前墜毀在月球表面的技術裝置的痕跡，這相當於來自外星文明的一封信，上面寫著“我們存在”。如果我們不檢查我們的郵箱，我們就永遠不會知道這樣的訊息已經到達。
發現外星生命跡象的機會為在月球表面建立可持續基地提供了新的科學動力。月球以其浪漫的吸引力而聞名，但天體生物學為這一概念提供了新的轉折。希望月球能告訴我們的文明，我們並不孤單，並且有人在那裡等待著我們。