本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
美国国家航空航天局 (NASA) 最近宣布了 阿耳忒弥斯探月计划，巩固了其计划， 计划到 2024 年将人类送上月球，并在 2028 年之前在那里建立可持续基地。这项雄心勃勃的计划重燃了一个古老的问题：月球表面的独特品质是否能为天文学开辟新的领域？
几十年前，天文学家已经开始 设想 如何利用月球上没有大气层的优势进行观测。首先，伽马射线、X 射线、紫外线光子或宇宙射线等高能粒子不会像在地球上那样被大气层阻挡，因此它们将到达安装在月球表面的大收集面积望远镜。其次，对光学、红外、毫米波或无线电波敏感的天文台可以达到其衍射极限，而不会受到通过湍流空气相关的模糊或吸收的影响。因此，探测器阵列可以构成具有前所未有角分辨率的巨型干涉仪。
第三，缺乏电离层将允许射电天文台接收频率非常低的信号，低于地球 10 千赫兹的截止频率。这将为宇宙打开一个新的光谱窗口，允许绘制氢原子从大爆炸后 40 万年首次出现到宇宙黎明的三维分布图，使用高度红移的 21 厘米谱线。尽管这些愿景本身就令人兴奋且具有开创性，但它们都是在与寻找外星生命相关的天体生物学前沿领域出现之前制定的。
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月球能为外星生命提供线索吗？我与马纳斯维·林加姆合写的一篇新论文肯定地回答了这个问题。这个想法是将月球表面视为一个渔网，随着时间的推移收集星际物体，并可能从其他恒星周围的宜居环境中传递生命的组成部分。
月球缺乏大气层保证了这些信使能够到达月球表面而不会烧毁。此外，月球的地质不活动性意味着沉积在其表面的记录将被保存下来，而不会与月球深层内部混合。月球表面充当天然邮箱，收集了过去数十亿年间所有撞击物体。这些“邮件”大部分来自太阳系内部。
但太阳系也会拦截来自星际空间的物体，范围从尘埃颗粒到自由漂浮的行星和恒星。2017 年报告了首次探测到大小约为 100 米的星际物体“奥陌陌”。今年，“奥陌陌的表亲”被初步发现，它是一个来自太阳系外的米级流星，于 2014 年在地球大气层中烧毁。最近，又一个星际访客可能已被识别。
鉴于进行这些探测的调查的搜索范围和持续时间，现在首次有可能校准星际物体的通量（假设它们以随机轨迹进入太阳系）。有了这种校准，就可以计算出在其历史上月球表面收集的星际物质的数量。星际物质的积累也可以实时观察到；我与我的本科生阿米尔·西拉杰合作撰写的另一篇新论文表明，月球轨道卫星上的两米望远镜可以观察到星际撞击物撞击月球。
如果一些星际撞击物携带外星生命的组成部分，人们可以通过分析月球表面样本来提取这些生物标志物。阿波罗计划带回地球的月球岩石可能受到了地球生命的污染，因此不能替代月球上专门的实验基地。
识别来自其他恒星周围宜居带物质碎片的生物标志物将使我们了解外星生命的本质。根本问题是遥远的生命是否与我们在地球上发现的生物化学结构相似。相似之处可能意味着生命在任何地方都存在独特的化学途径，或者生命在星系之间转移。无论哪种方式，月球研究都避免了派遣航天器进行极其漫长的任务去访问其他恒星系统的需要。
即使航天器以自然界允许的最大速度——光速——旅行，从最近的恒星系统——半人马座 α 星 A、B 或 C——获得类似的信息也需要近九年的往返时间；前半段时间用于到达目标，后半段时间用于信息返回给我们。使用化学火箭，这段旅程将花费大约 10 万年，与自从第一个现代人类开始迁徙出非洲以来所经过的时间相当。挖掘月球表面以寻找外星生命的物理证据要快得多。
根据新校准的星际物体通量，它们的碎片应占月球表面物质的百万分之 30。星外有机物可能占十分之一到=百万分之几。氨基酸是“我们所知的生命”的组成部分，可能占千亿分之几。可以使用标准光谱技术来检查月球风化层中的单个颗粒，并寻找能够将它们标记为星外的特征，然后再解开其中外星生命的组成部分。
如何识别星外起源？最简单的标志是氧、碳或氮同位素与独特的太阳比率的偏差。实验室已经证明了在所需的灵敏度水平下该方法的可行性。
但也存在发现已灭绝外星生命生物特征的激动人心的机会。在地球上，最古老的微化石，有明确的证据表明细胞存在于大约 34 亿年前，是在西澳大利亚的斯特雷利普尔组中发现的。在月球上找到外星生命形式的微化石将是令人兴奋的。更令人兴奋的是找到十亿年前坠毁在月球表面的技术设备的痕迹，这相当于来自外星文明的一封信，上面写着“我们存在”。如果我们不检查我们的邮箱，我们就永远不会知道这样的消息已经到达。
发现外星生命迹象的机会为在月球表面建立可持续基地提供了新的科学动力。月球以其浪漫的吸引力而闻名，但天体生物学为这一概念提供了新的转折。希望月球能告诉我们的文明，我们并不孤单，并且有人在那里等待着我们。