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找外星生物?月面為鏡,先好好照一照地球人!

2012/03/17 | | 標籤:

地球上有沒有生命?– 這算是相當蠢的問題吧?不過如果我們是外星人,真的對地球一無所知,該怎麼做才會知道答案呢?

又假設,如果我們的位置是在宇宙中的另一個恆星系統裡的一個行星上,要怎麼樣才能知道地球上是有生命的呢?其實我們需要一丁點 – 在太陽的強光下幾乎看不到、稀稀微微的地球反照光 – 地照(earthshine,或譯為地暉)。

既然研究人員已經發現了應該要找哪一種光,他們決定先從月球那裡借點東風、借點這個「地照」;(所謂「地照」,也就是太陽光照射到地球,再從地球折射到月球上的光)。藉由這種方式,結合一些對生命跡象變數的研究,最近歐南天文台證實了:「沒錯!地球上的確住著一些生物。」

這項研究運用的是一種叫做「光譜偏振性測量」的方法,它能測量地球反射出來的偏振光。原理就像具有偏振效果的眼鏡能幫你過濾掉過強的光線,並讓你看得更清楚一樣,光譜偏振性測量法能幫科學家更專注地看清楚他們想在行星上看到的那些特殊特性:生命跡象訊號。

天文學家早已知道,要找生命跡象訊號,可以從一顆行星大氣中,含有多少譬如氧氣,臭氧、甲烷以及二氧化碳氣體等特定氣體數量而得知,所以,藉由光譜分析法,的確可以掀開系外行星的一點點面紗。不過,可惜的是,這種方法有很大的限制,如果考慮到這些訊號是來自一些距離我們非常遙遠的系外行星,而它旁邊通常有一顆大太陽的話 – 那差不多就好像是在一顆很亮的燈泡旁觀察一顆沙粒一樣,實在很難看得清楚。不過現在我們知道來自行星的反射光是受到偏振的,而來自恆星的光卻沒有,這提供我們至少有了一個翹翹板的「槓桿點」,小心翼翼下,就能發現到一些反射自強大恆星光的行星照(planetshine)。

研究員首先是發現在地球表面上,因陸地和海洋等表面特徵的不同,會反射出不同的偏振光,接下來他們證實了藉由這些模型的計算比較,就能透過數據資料正確看出地球上雲層的變化,並且正確判斷出哪些地表部分是海洋所覆蓋,在觀測所得中,除了能清楚找到適居性可能外,譬如「葉綠素」這樣的生命現象訊號出現與否,的確也會隨著地表是海洋或陸地而對應變化 –葉綠素訊號只有當觀測目標為陸地時才有,觀測海洋時則沒有。

據統計,在目前所發現的系外行星中,只有10%可能發生凌日,也就是該顆系外行星位置剛好要在母恆星和地球之間,三者排列成一直線,然後我們才能研究它的大氣成分。而現在,這種偏振測量與光譜觀測加以結合的新方法有個好處,它能幫助天文學家全面性地更多了解系外行星!分析大氣層,不再非得要等它們發生凌日現象才能辦到!不過這只是一小步,距離實作還有很大一段距離。可想而知,這些距離動輒數十光年甚至距離更遠的光全都非常的微弱,目前的望遠鏡還不夠大到能夠觀測或測量這些偏振數據。

目前的模型雖然能夠描述太陽光照射在地球不同表面上時會產生程度如何不同的偏振,美中不足的是,這個資料庫及模型仍需要更多長距離、針對地球的不同季節、在具有各種不同雲的條件下,以全面性觀測來強化它,然後才能真正模擬出一顆與地球相似的系外行星,它的大氣層和地表條件究竟特性如何。直接在月球表面上架設望遠鏡來觀測地球,可能讓我們比較接近這個目標。(Lauren譯)

圖說:從月球觀測地球所反射的陽光,天文學家想出在系外行星上找生命的新方法。這張圖解釋「地照」從何而來,是怎麼回事。圖右端一大片明亮光源為恆星,下側那一段光譜,代表未受偏振的恆星光,上側也有另一小段光譜,那是偏振後的行星照,看得出來嗎?兩者間有著些微的不同。(ESO/L. Calcada)

資料來源:中研院天文網[2012.03.05]

轉載自台北天文館之網路天文館網站


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