寻找外星生命应成为 NASA 的基本组成部分,新报告力促

一个蓝丝带委员会发现,天体生物学值得深入整合到该航天机构的探索工作中

1976 年,维京 2 号着陆器从火星乌托邦平原表面拍摄的图像。维京号火星任务是该航天机构最后一次对另一个世界进行直接、明确的生命搜索。

几十年来,许多研究人员倾向于将天体生物学视为空间科学中的弱势学科。这个领域——专注于研究地球以外的生命——经常被批评为更具哲学性而非科学性,因为它缺乏可供研究的切实样本。

现在一切都在改变。天文学家曾经对外星系一无所知,而今天他们已经掌握了数千个例子。虽然过去认为生物体需要我们世界相对温和的表面条件才能生存,但关于生命在极端黑暗、高温、高盐度和寒冷面前的持久能力的新发现,扩大了研究人员的接受度,即可能在从火星沙漠到土星卫星土卫二冰封海洋的任何地方找到生命。

为了突出天体生物学日益成熟和影响力,美国国家科学院 (NAS) 发布了一份国会授权的报告,敦促 NASA 将在其他世界寻找生命作为其探索工作不可或缺的核心组成部分。该领域现在已完全准备好成为该机构未来任务组合的主要推动力,这些任务可能有一天会让全人类知道我们在宇宙中是否是孤独的。“真正解决这个问题机会正处于一个至关重要的关头,”多伦多大学地质学家、报告撰写委员会主席芭芭拉·舍伍德·洛拉尔说。


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天文和行星科学界目前正准备分别进行十年调查——每 10 年一次的努力,旨在确定一个领域最重要的未决问题——并提出一份项目愿望清单以帮助回答这些问题。国会和 NASA 等政府机构参考十年调查来规划研究策略;反过来,十年调查又参考 NAS 新报告等文件,以获得关于哪些内容作为其调查结果基础的权威建议。天体生物学现在获得如此充分的鼓励,可能会提高其成为十年优先事项的可能性。

9 月份发布的另一项 NAS 研究可以被视为对天体生物学的第二次支持。这份“系外行星科学战略”报告建议 NASA 领导一项新的太空望远镜的工作,该望远镜可以直接收集来自其他恒星周围类地行星的光。大型紫外/光学/红外 (LUVOIR) 望远镜和宜居系外行星天文台 (HabEx) 这两个概念是目前数十亿美元 NASA 旗舰任务的竞争者,该任务最早可能在 2030 年代发射。这两个天文台都可以使用日冕仪或“星影”——选择性地阻挡星光但允许行星光线通过的物体——来寻找遥远大气层中宜居性和生命的迹象。但它们中的任何一个都需要天体生物学以外的大量和持续的支持,才能在十年过程及以后取得成功。

过去曾努力支持大型、以天体生物学为重点的任务,例如 NASA 的陆地行星探测器概念——2000 年代中期雄心勃勃的太空望远镜提案,该提案本可以发现地球大小的系外行星并描述其大气层(如果这些项目曾经脱离图纸)。相反,它们遭受了可耻的取消,这给天体生物学家上了一些惨痛的教训。哥伦比亚大学的天体生物学家迦勒·沙夫说,当时关于其他恒星周围行星数量的信息仍然太少,这意味着倡导者无法正确估计此类任务的成功几率。他的社群尚未意识到,为了开展大型项目,它需要团结起来,并表明其目标如何与那些对寻找外星生命专业兴趣较低的天文学家的目标相一致,他补充道。“如果我们想要大型玩具,”他说。“我们需要更好地与他人合作。”

康奈尔大学行星科学家乔纳森·卢宁说,过去,太阳系探索的天体生物学目标与传统上支持此类努力的更侧重于地球物理学的目标之间也存在紧张关系。前往其他行星或卫星的任务的仪器容量有限,而那些专门用于不同任务的仪器最终往往会为争夺船上位置而展开激烈的竞争。从历史上看,由于对生命的探索是如此开放且难以定义,相关的仪器设备输给了具有更清晰、更受约束的地球物理研究优先事项的硬件。现在,卢宁说,对生物和地质演化相互关联的所有方式的日益了解,正在帮助表明这些目标不必相互冲突。“我希望天体生物学将作为太阳系整体科学探索的一部分被纳入,”他说。“不是作为附加物,而是作为必不可少的学科之一。”

除了最近的 NAS 报告之外,可以说,NASA 目前对在我们宇宙后院寻找生命的兴趣比几十年来的任何时候都更大。今年,该机构发布了一项实验征集,可以在我们太阳系中的另一个世界进行实验,以直接寻找活生物体的证据——这是自 1976 年维京号火星任务以来首次发布此类征集。“生命探测阶梯”是 NASA 科学家撰写并于 6 月在《天体生物学》杂志上发表的一篇论文,概述了明确确定样本是否包含外星生物的方法——NAS 报告中提到了这一目标。该文件还建议 NASA 与其他从事天体生物学项目的机构和组织合作,正如该航天机构上个月与非营利组织 SETI 研究所 共同举办了一个关于搜索“技术特征”的研讨会,技术特征是潜在的智能外星人指标。“我认为天体生物学已经从看起来边缘化或分散注意力的事物,转变为 NASA 似乎接受的事物,将其作为我们进行太空探索以及公众关心的主要试金石,”坦佩亚利桑那州立大学的地球化学家阿里尔·安巴尔说。

所有这一切都意味着天体生物学日益增长的影响力正在帮助将曾经被认为是古怪的想法变为现实。安巴尔回忆起 1990 年代初参加的一次会议,当时时任 NASA 局长丹·戈尔丁展示了一张阿波罗时代从太空拍摄的地球图像,并建议该机构尝试对另一颗恒星周围的行星做同样的事情。

“那在 25 年前是非常离谱的,”他说。“现在一点也不离谱了。”

亚当·曼 是一位专门研究天文和物理学的记者。他的作品曾发表在《国家地理》、《华尔街日报》、《连线》和其他刊物上。

更多作者:亚当·曼
SA Space & Physics Vol 1 Issue 5本文最初以“寻找外星生命应成为 NASA 的基本组成部分,新报告力促”为标题发表于《SA 空间与物理》第 1 卷第 5 期(
doi:10.1038/scientificamericanspace1218-4
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