地球的指纹光谱：暗示着在太阳系之外找到可居住的行星

近日据外媒报道，麦吉尔大学的研究人员发表在《皇家天文学会月刊》的研究指出，他们已经为地球收集了一个“指纹光谱”，可以用来识别太阳系以外有能力支持生命的行星。

麦吉尔大学物理系的学生伊芙琳·麦克唐纳和她的导师尼古拉斯·考恩教授利用科学卫星组织卫星对地球大气进行了十多年的观测，构建了地球的传输光谱，这是一种红外光下的地球大气指纹光谱，显示了在寻找可居住世界的过程中关键分子的存在。这包括臭氧和甲烷的同时存在，科学家希望只有当地球上有这些化合物的有机来源时才能看到，这种检测被称为“生物标记技术”。

考恩教授说：“一些研究人员试图模拟地球的传输光谱，但我们这个是第一个成熟的地球红外传输光谱，这就是外星人的天文学家观察到地球时所看到的。"

加拿大航天局开发的科学卫星是为了帮助科学家了解地球臭氧层的损耗，通过研究阳光穿过大气层时大气中的粒子。一般来说，天文学家可以通过观察星光穿过大气层时的变化来判断在行星大气层中发现了什么分子。仪器必须等待一颗行星经过或经过这颗恒星才能进行这种观察。借助足够灵敏的望远镜，天文学家可以潜在地识别二氧化碳、氧气或水蒸气等分子，这些分子可以指示一颗行星是否适合居住，甚至有人居住。

自从上世纪90年代首次发现一颗系外行星以来，天文学家证实了4000颗系外行星的存在。在这个相对较新的天文学领域中，“圣杯”任务是要找到可能承载生命的行星——地球2.0。

一个非常有前途的系统，可以容纳这样的行星，被称为Trappist-1，将成为即将在2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜的目标。麦克唐纳和考恩通过这个未来的望远镜显示了一颗类似地球的行星大气层将会是什么样子。这台望远镜是美国宇航局、加拿大航天局和欧洲航天局合作建造的。

Trappist-1系统位于40光年之外，包含7颗行星，其中3到4颗位于所谓的“可居住区”，那里可能存在液态水。麦吉尔天文学家说，这个系统可能是一个很有希望的地方，以寻找类似于他们的地球指纹光谱的信号，因为行星正在围绕一个M-矮星运行，一种比我们的太阳更小和更冷的恒星。

Trappist-1是附近的一颗红矮星，这使得它的行星成为传输光谱的绝佳目标。麦克唐纳解释说：“这是因为这颗恒星比太阳小得多，所以它的行星相对容易观测。而且，这些行星的轨道离恒星很近，所以它们每隔几天经过一次。当然，即使其中一颗行星有生命，我们也不希望它的大气层与地球的大气层相同，因为这恒星与太阳的差别很大。”

根据他们的分析，麦克唐纳和考恩确认，韦伯望远镜将足够灵敏，可以利用其仪器探测二氧化碳和水蒸气。如果花足够的时间观察目标行星，它甚至可以探测到甲烷和臭氧的生物信号。