寻找外星生命

要在别处寻找生命，我们必须首先了解这里的生命。地球仍然是我们唯一经过验证的生物存在模板，它告诉我们，生命既顽强又具有惊人的适应性。长期以来，科学家们认为，生命需要类似地球的条件：适中的温度、液态水和稳定的大气层。但过去几十年的发现从根本上扩展了这一观点。
生命在我们曾经认为不可能的地方蓬勃发展：海底沸腾的热液喷口、酸性硫磺泉、放射性矿井、南极深冰，甚至是类似真空的太空条件。这些顽强的生物——被称为极端微生物——迫使我们重新思考宜居性的界限。嗜热菌在接近沸腾的条件下蓬勃发展。嗜盐者喜欢盐。嗜酸菌在会溶解金属的 pH 值下存活。一些生物体甚至在无保护的情况下短暂地暴露在太空的真空和辐射中幸存下来。如果地球上可以存在如此极端的条件下生命，为什么其他行星或卫星上不能呢？

地球上生命的复原力不仅仅是一种好奇心，更是一个路线图。它意味着我们曾经认为“荒凉”的世界可能仍然拥有生命，只是不是我们所知道的那样。

随着系外行星的发现，对外星生命的搜索向前发展——系外行星围绕太阳系以外的恒星运行。在这些系外行星中，科学家们已经确定了越来越多的候选行星，这些候选行星位于“宜居带”中，即恒星周围温度可能允许液态水存在于表面的区域。但宜居性不仅仅是温度。行星的大小、大气层、磁场和地质活动都会影响行星支持生命的能力。

一些系外行星，如 Kepler-452b 和 TRAPPIST-1e，由于它们与地球相似的大小和位于恒星宜居带的位置，引发了特别的兴奋。虽然我们没有直接观察到这些星球上的生命，但它们的存在本身就增加了生命存在于其他地方的统计概率。

正如我们所知，生命需要某些关键成分：液态水、有机分子（含有碳）、能源和稳定的环境。这些是科学家在评估其他世界的潜在宜居性时寻找的因素。
1、水被认为是必不可少的，因为它是一种特殊的溶剂，可以促进生命所必需的化学反应。在地球上，我们在哪里找到液态水，哪里就能找到生命。因此，前往火星、木卫二和土卫二（可能拥有地下海洋的卫星）的任务优先考虑寻找水。
2、有机分子是生命的基石，比以前想象的更常见。它们已在陨石、彗星和星际云中被发现。宇宙似乎在化学上是肥沃的，这表明生命的原始成分并不是地球独有的。
3、能量可以来自阳光、化学反应、地热，甚至放射性衰变。在地球上，整个生态系统在没有阳光的情况下繁荣发展，仅靠来自地球内部的化学能维持。这为在黑暗、冰冷的卫星上或厚厚的行星地壳下存在生命提供了可能性。
4、最后，行星需要稳定——有足够的时间和平静的条件来让生命出现和进化。灾难性撞击、强烈辐射或不稳定的气候波动会阻碍生命的发展或完全消灭生命。

从理论上讲，系外行星的丰富性和许多世界的潜在宜居性应该表明一个充满生命的星系。然而，我们没有看到外星文明的明显迹象。这个难题被称为费米悖论，以物理学家恩里科·费米 （Enrico Fermi） 的名字命名，他提出了一个著名的问题：“大家都在哪里？有无数个建议的解决方案。

也许智能生命是罕见的或短暂的。在掌握星际旅行之前，文明可能会用核战争、气候崩溃或人工智能来毁灭自己。其他人则认为先进的文明可能选择不交流，或者他们的信号太先进、太微妙或太陌生，我们无法识别。生命也可能以我们还无法察觉的形式存在，或者我们的搜索方法仍然过于粗糙。宇宙浩瀚无垠，我们对它的采样仍然微乎其微。

如果我们在别处找到生命，那会意味着什么？甚至微生物生命也将具有变革性。它将证明生命不是宇宙的侥幸，而是行星进化的共同结果。它将改变我们对生物学、进化论和我们在宇宙中的位置的看法。
发现智慧生命——或者来自遥远文明的信号——将更加深刻。它将回答人类最古老的问题之一，并开启科学、宗教、政治和哲学的新时代。但它也可能带来恐惧、不确定性以及关于接触和沟通的辩论。即使没有生命，如果最终确定，也是有意义的。这将使地球变得更加珍贵——在一个广阔而冷漠的宇宙中，一个独特的绿洲。

当无法直接探测到生命时，科学家们会寻找生物特征，即生命的间接迹象，例如特定的大气气体或表面色素。例如，行星大气中同时存在氧气和甲烷可能表明存在生物活动，因为这些气体通常会在没有持续补充的情况下发生反应并相互抵消。詹姆斯韦伯太空望远镜 （JWST） 等高级望远镜现在能够分析系外行星的大气层。未来几年，JWST 和极大望远镜 （ELT） 等地面天文台将仔细检查附近的类地系外行星的化学指纹。
除了生物签名，研究人员还寻找技术签名——外星技术的证据。这包括无线电信号、激光脉冲，甚至是戴森球（恒星周围假设的能量收集壳）等人造巨型结构。像 Breakthrough Listen 这样的项目正在扫描天空中的此类信号，尽管尚未确认检测到。