天文學家揭秘地球指紋 未來的宜居星球探索全靠它了

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尋找除地球之外的宜居星球，一直是天文學家的主要任務之一。隨著《流浪地球》的熱映，越來越多的人開始擔心地球和人類的未來。當地球資源被耗盡之後，人類該何去何從。即使現在我們開始節約和規劃地球資源的使用，但終究會有資源耗盡的一天。可能你覺得這一天離你很遙遠，但我們的後代遲早會面臨這個嚴峻的問題。

在太空中尋找跟地球一樣宜居的星球，就必須藉助先進的技術手段。最近，兩位來自麥吉爾大學的天文學家找到了一個辦法。他們為地球製作了一份「指紋」，可以以此作為參考來識別太陽系以外那些能夠支撐生命的行星。

十多年以來，麥吉爾物理系的學生伊芙琳·麥克唐納和她的導師尼古拉斯·考恩教授一直利用科學衛星組織衛星對地球大氣進行著觀測，並構建了地球的過境光譜，這是一組紅外光譜中地球大氣的特徵數據，被稱為地球的指紋。地球的過境光譜能夠顯示出宜居星球的一些關鍵信息，比如大氣中是否存在臭氧和甲烷。只有當地球上有這些關鍵化合物的有機來源時才能特殊的過境光譜，因此也被稱為「生物簽名」。

這是地球的第一份真正有意義的過境光譜，如果外太空也有天文學家，這份光譜與他們觀察地球過境時看到的一樣。地球過境光譜的意義在於，它可以幫助科學家們在尋找系外行星的過程中，重點關注發出相似信號的行星，這樣的行星才可能是宜居的。

科學衛星組織衛星由加拿大航天局開發，主要任務是研究太陽光通過大氣中的顆粒來幫助科學家了解地球臭氧層的消耗。一般來說，天文學家可以通過觀察星光穿過大氣層時的變化來分辨行星大氣中的分子構成。

當行星在恆星前面經過時（俗稱的過境），利用高靈敏度的望遠鏡，天文學家就能夠識別出行星上是否存在二氧化碳，氧氣或水蒸氣等分子，這些分子可能表明行星是否宜居。

自20世紀90年代第一次發現系外行星以來，天文學家已確認了4000顆系外行星的存在。這個相對較新的天文學領域的最終目標是尋找可能有生命的行星，也就是地球2.0。

天文學家發現了一個非常有可能存在生命的恆星系統，它被稱為TRAPPIST-1，它也將成為計劃於2021年發射的詹姆斯韋伯太空望遠鏡的研究目標。這份地球過境光譜，正好可以用於未來詹姆斯韋伯太空望遠鏡對系外宜居行星的探索中。

位於40光年之外的TRAPPIST-1恆星系統一共包含七顆行星，其中三顆或四顆位於可能存在有液態水的「可居住區」。天文學家認為，這個恆星系統可能是一個尋找類似於地球指紋信號的理想場所。在那裡，行星正在圍繞一顆比太陽冷也比太陽小的紅矮星運轉。

正因為TRAPPIST-1恆星系統的中心是一顆紅矮星，使其行星成為過境光譜觀測的最佳目標。紅矮星的整體規模比太陽小很多，因此它的行星更容易觀察。系統中的行星每隔幾天圍繞紅矮星運行一周，擁有生命的可能性很大，但儘管如此，科學家並不希望行星的大氣條件與地球完全相同，畢竟這個紅矮星與太陽之間的差距太大。

根據天文學家的分析，只要未來的詹姆斯韋伯太空望遠鏡足夠靈敏，就能夠從這些行星上檢測出二氧化碳和水蒸氣（如果有的話）。如果有足夠的時間觀察目標行星，甚至還可以檢測出行星上是否有甲烷和臭氧等生物印記。

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