在宇宙尺度上，寻找外星生命的关键线索就在眼前。
这颗名为比邻星b的行星于2016年被发现，它围绕着我们太阳最近的邻居恒星比邻星运行。通过它引力拉动恒星产生的明显摆动，这个世界被揭示出来。它比地球略大，并且像地球一样，位于比邻星的“宜居带”内，这是一个环恒星区域，来自星光的热量可能会使液态水存在于岩石行星表面。除此之外，关于这颗行星的其他信息就知之甚少了，它与我们地球的相似之处可能就止步于此。
比邻星是一颗红矮星，一颗红色的恒星矮星，其光芒仅是我们远大于它的黄色恒星的千分之一左右。它的行星轨道也相应地缩小了，一年只有11天，而不是365天，这使得它比水星离太阳近10倍。虽然星光可能足以维持液态水的存在，但这种近距离的其他影响——这颗缩小的恒星在幼年时期更加明亮，以及强大的恒星风和X射线耀斑的持续轰击——可能早已扫走了这颗行星的空气、水分以及任何表面生命的可能性。似乎在红矮星周围，“宜居带”和“危险带”几乎是同一回事。自从比邻星b被发现以来，科学家们一直在争论其生命前景。7月24日，一场辩论中出现了新的论点，在一篇论文中，一组研究人员的建模表明，即使受到强大的磁场的保护，比邻星b上类似地球的大气层仍然会由于强烈的恒星辐射而迅速消散。当然，没有人真正认为这个案子已经结束了。
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“有太多的注意事项，现在回答比邻星b的宜居性问题还为时过早，”这颗行星的主要发现者，伦敦玛丽女王大学的天文学家吉列姆·安格拉达-埃斯库德（Guillem Anglada-Escudé）说。“现在这只是哲学和模拟的问题。我们需要的是实际数据。”
这对天体生物学家来说意义重大，不仅仅是因为比邻星b可能是“隔壁的地球”，还因为像这样的世界可能构成了宇宙中大部分潜在的可居住行星地盘。红矮星是寿命最长、数量最多的恒星类型，在银河系和其他大型星系中远多于更大、更亮的恒星，统计数据表明，它们中的大多数都应该在不太热、不太冷的轨道上拥有像比邻星b这样的小行星。理想情况下，天文学家希望研究最近的红矮星周围的一些有希望的行星，寻找大气气体（如水蒸气、二氧化碳、氧气和甲烷）的迹象，这些气体至少在地球上暗示着适宜居住的条件甚至生命本身的存在。对于那些从地球上看到“凌日”穿过其恒星表面的相对较近的行星来说，这种测量最容易进行，当任何明显的大气层表现为在我们望远镜中环绕世界阴影的折射星光环时。唉，比邻星b似乎没有凌日现象，而对距离更远的红矮星周围潜在宜居行星的凌日研究尚未最终揭示出它们大气的任何细节，甚至没有揭示它们是否拥有大气层。
华盛顿大学天体生物学主任维多利亚·梅多斯（Victoria Meadows）说：“这对生命来说是一个非常大的问题，它遍布整个星系。”“这些是宇宙中最常见的宜居带行星类型，而目前它们是否能够保持其大气层还是悬而未决的问题。如果事实证明它们所有的大气层都被完全剥离了，那么其他地方出现生命的概率就会大幅下降。”
寻找热空气
远程嗅探这些诱人世界上的空气并非易事，最早也要到本十年末，甚至要到下一个十年才会发生。首次观测可能由美国宇航局的红外詹姆斯·韦伯太空望远镜在2018年发射后进行，随后在2020年代中期，将出现带有30米镜面的新一代地面“超大型望远镜”。然而，回报可能是巨大的：在提交给《天体物理学杂志》的即将发表的论文中，哈佛-史密森天体物理学中心的天文学家卡罗琳·莫利（Caroline Morley）及其同事得出结论，总共只需一周的观测时间，韦伯就可能在统计上显著地检测到附近红矮星凌日的一些小型行星上类似地球的大气条件。当然，韦伯也可能发现那些世界是无空气的岩石。这些投资是否会发生还远未确定：由于其名义寿命只有五年，而且世界各地的天文学家都在争先恐后地使用它，该望远镜注定会成为人类有史以来建造的最供不应求和最受欢迎的科学仪器。
与此同时，一些研究人员正专注于寻找利用韦伯来简单地检测大气层的方法，或者排除在最近的潜在适合生命的红矮星世界上是否存在大气层。如果发现比邻星b设法在星际宿主的物理攻击下保持了可观的大气层，那么你就朝着证明宇宙充满了具有生物前景的红矮星世界迈出了一大步。相反，如果发现它没有大气层，则可以支持红矮星在寻找外星生命的过程中基本上是死胡同的观点。
“这听起来可能有点傲慢，但利用韦伯来证明比邻星b拥有大气层将是它可能取得的最大科学成就之一，”莱顿大学的天文学家伊格纳斯·斯内伦（Ignas Snellen）说。“如果韦伯做到了这一点，我认为无论它还做了什么，该项目都必须被认为是成功的。”
韦伯从一开始就不是为了研究其他恒星周围的微小、昏暗的行星而设计的。相反，它的仪器和巨大的6.5米镜面——迄今为止在太空中飞行的最大镜面——被设计用来研究来自宇宙第一批恒星和星系的微弱红外光。即便如此，天文学家还是为望远镜设计了至少两种方法来观察比邻星b。两者都依赖于望远镜的中红外仪器（MIRI），这是一种冷冻冷却的、咖啡桌大小的成像仪和光谱仪，一旦进入太空，它将在绝对零度以上仅7度的温度下运行。虽然比邻星b不会凌日，并且离它的恒星太近而无法被韦伯直接看到，但MIRI的超冷探测器应该能够梳理出与恒星光混合在一起的世界发出的热量的迹象，这种情况类似于寻找太阳背光照射下的灯泡的光芒。
在行星存在的消息发布后不久，比邻星b的发现者和合作者在论文中首次提到了MIRI的这种潜在用途，劳拉·克莱德伯格（Laura Kreidberg）和阿维·勒布（Avi Loeb）在哈佛-史密森天体物理学中心的一项后续研究中对其进行了阐述。该技术要求使用MIRI来监测系统至少一个完整的11天比邻星b轨道，寻找它的寒冷、黑暗的夜侧和温暖、被照亮的昼侧之间的温度差异，因为行星围绕其恒星旋转。白天和黑夜之间微小的热变化将暴露出大气层的存在，而大气层正在重新分配热量，而强烈的对比则表明该行星根本没有大气层。将MIRI的凝视时间延长到60天，同样的技术甚至可能揭示大气臭氧的存在（或不存在），这是一种潜在的“生物标志”气体，可能表明存在光合生物或其他生物。
克莱德伯格说，这样的观测并不容易。11天不间断的观测时间（更不用说60天）对于韦伯来说将是一个巨大的要求，因为世界各地的天文学家都在争先恐后地使用这种珍贵资源。更重要的是，比邻星是一颗耀斑星，不断地爆发光芒，除非以某种尚未定义的方式费力地过滤掉这些光芒，否则可能会盖过来自比邻星b的微弱得多的热信号。
扫描温室气体条形码
第二种检测比邻星b大气层的方法出现在7月26日在线发布的由莱顿大学天文学家斯内伦领导的研究中。斯内伦没有通过昼夜温度变化来寻找大气层，而是提议使用MIRI来寻找行星空气中一种可能的成分——二氧化碳。由于其众所周知的吸收热量（即红外光）的能力，这种温室气体会在任何通过它的星光上印上一系列条形码状的阴影“吸收线”。MIRI的光谱仪无法轻易地从星光压倒性的明亮背景中分辨出二氧化碳的吸收线，但斯内伦认为，使用基于模型的模板进行仔细校准将使二氧化碳的“条形码”在星光眩光中模糊地显现出来，其中个别线的集合将表现为MIRI测量中的宽峰和宽谷。
斯内伦说，这种方法需要几天的观测时间——比测量比邻星b在整个轨道上的完整相位曲线的时间稍短——而且不会受到恒星耀斑的污染影响。然而，它还需要对MIRI在太空中的性能以及目前研究人员缺乏的比邻星的红外辐射有深入的了解。“挑战在于证明这种方法有效，”斯内伦说，“但你基本上只能通过实际操作来证明这一点。”他和克莱德伯格的技术可能都需要一些踏脚石式的观测，其中MIRI将瞄准一系列更大、更热、研究难度更高的行星。这些初步测试，加上与这些雄心勃勃的观测相关的其他技术挑战，可能会阻止韦伯在主要任务开始至少一年内对“比邻星b”进行仔细检查。
斯内伦说，如果他的方法确实对半人马座比邻星 b 有效，“它不仅可以让你独立地探测到这颗行星，还能清楚地表明它有大气层——不仅如此，而且大气层中还含有二氧化碳！二氧化碳是一种非常重要的气体——一种温室气体——它可以告诉你很多关于行星大气层和气候的信息。如果我们在比邻星 b 上发现它，它会告诉我们这颗行星可能更像我们在我们太阳系中看到的类地世界。”
米德斯说，比邻星 b 大气层中二氧化碳的迹象基本上可以证实这颗行星是岩石行星，而不是一个臃肿的、富含氢气的气体球，但除此之外，它也可能指向几种相互独立的环境。这可能意味着这颗行星是一个像金星一样的失控温室世界，在那里，比邻星在早期更明亮的恒星演化阶段煮沸了海洋，并将岩石中的二氧化碳烤了出来。这也可能意味着这颗行星是土星最大卫星泰坦的升温版本——一个奇怪的、泥泞的泥球，主要由水和碳氢化合物组成，在烟雾弥漫的朦胧大气层下慢慢沸腾。或者，它可能意味着比邻星 b 是一个凉爽、干旱的岩石世界，具有像火星一样的稀薄大气层——或者，也许，是一个更湿润、温暖和宜人的地方，很像地球。相反，没有发现二氧化碳并不一定意味着比邻星 b 没有大气层，甚至不缺乏温室气体；例如，富含氢气的大气层或浓厚的高空云层也可以解释未检测到二氧化碳的情况。
克雷德伯格认为，寻找比邻星 b 的相位曲线以及其二氧化碳的这两组观测是解决这颗行星是否有大气层之谜的互补方法。虽然花费几天甚至几周的韦伯望远镜的有限时间在这颗行星上似乎有些过分，但它可能提供的见解使其值得。她说：“在离太阳最近的恒星周围只有一个潜在的可居住行星，我们只有少数几个可以用韦伯望远镜研究的附近的、地球大小的行星。我们不知道它们的大气层是什么样的，甚至不知道它们是否能保持住大气层。因此，我们应该尝试所有方法来了解我们能了解到的关于它们的一切。我认识的每一位天文学家都在屏住呼吸，等待着我们的发现！”