科学家们正在构建星舰企业生命扫描仪的真实版本

当星舰企业的机组成员围绕一颗新行星进入轨道时,他们所做的第一件事就是扫描生命形态。在现实世界中,研究人员长期以来一直试图弄清楚如何明确地探测远处系外行星上的生命迹象。

由于新的遥感技术依赖于生物化学的怪癖,导致光在特定方向上旋转并产生相当明显的信号,因此它们现在距离这一目标更近了一步。该方法在最近发表在“ 天体生物学 ”杂志上的论文中有所描述,可以在太空天文台上使用,并帮助科学家了解宇宙是否包含像我们这样的生物。

近年来,随着天文学家开始从围绕其他恒星运行的行星捕获光,远程寿命探测已经成为一个非常令人感兴趣的话题,可以对其进行分析以确定这些世界所包含的化学物质。研究人员希望找出一些可以明确告诉他们是否正在寻找活生物圈的指标。

例如,系外行星大气中过量氧气的存在可能是一个很好的暗示,表面上有东西呼吸。但是,非生命过程可以通过很多方式产生氧分子,并让远程观察者相信世界充满了生命。

因此,一些研究人员建议寻找有机分子链。这些生物化学品有两种排列方式 – 右手和左手版本,就像镜像翻转的图像。在野外,大自然产生等量的这些右手和左手分子。

“生物学打破了这种对称性,”荷兰莱顿大学的天文学家,新论文的共同作者弗兰斯斯尼克告诉Live Science。“这是化学和生物学之间的区别。”

在地球上,生物选择一个分子“手”并坚持下去。构成体内蛋白质的氨基酸都是各自分子的左手版本。

当光与这些不同排列的长链相互作用时,它变成圆偏振,这意味着它的电磁波将以顺时针或逆时针方向螺旋行进。无机分子通常不会将这种性质赋予光线。

在先前发表在“定量光谱学和辐射传递杂志”上的研究中,Snik和他的同事在他们的实验室中观察了新鲜采摘的英国常春藤叶片,并观察到叶绿素(绿色素)产生圆偏振光。当叶子腐烂时,圆极化信号变得越来越弱,直到它完全消失。

下一步是在现场测试该技术,因此研究人员在阿姆斯特丹自由大学采取了一种检测到这种极性的仪器到他们建筑物的屋顶,并将其对准附近的运动场。Snik说,他们很难看到没有圆偏振光,直到他们意识到这是荷兰为数不多的使用人造草坪的运动场之一。当研究人员将他们的探测器对准几英里以外的森林时,圆形极化信号响亮而清晰。

Snik说,这个价值数百万美元的问题是,另一个世界的生物体是否会对单手分子产生类似的偏爱。他认为这是一个相当不错的选择,因为碳基化学品在他们都拥有相同的手性时最适合。

他的团队现在正在设计一种可以飞到国际空间站的仪器,并绘制地球的圆极化信号,以便更好地了解类似的特征如何在遥远的行星的光线下看起来。

加州大学河滨分校的天文学家兼天体生物学家爱德华施维特曼(Edward Schwieterman)告诉Live Science,这将是一个极端但值得挑战的挑战。他补充说,捕获系外行星的光线意味着阻挡其母恒星的光线,这通常大约100亿倍。如果世界还活着,只有一小部分光会包含圆极化信号。

“信号很小,但模糊程度也很小,”Schwieterman说道,尽管困难,但这种方法很有用。

未来巨大的太空望远镜,如大型紫外光学红外测量仪(LUVOIR)天文台,可能能够梳理这种微弱的特征。官方估计,LUVOIR仍然只是一个概念,但它的镜面直径比哈勃太空望远镜的六倍宽,可能会在2030年代中期飞行。

Snik认为,圆形极化技术也可以更靠近家庭,飞行到外太阳系中可能适合居住的卫星的仪器,如欧罗巴或土卫二。通过将这样的探测器瞄准这些冰冻的世界,科学家们可能会看到生物的信号。

“也许我们第一次发现外星生命将会在我们的后院,”Snik说。