根据提议的 NASA 框架,科学家们将使用分层尺度来验证地球以外生命的存在。 上图:艺术家对系外行星开普勒-1649c表面的印象。 对科学家来说,发现外星人的证据可能很容易,但要证明这些证据是合法的,这将是一个更大的挑战。美国宇航局的科学家最新提出的验证框架可能会对此有所帮助。 发表在"自然"杂志上的一篇新的观点论文宣称:"我们这一代人可能是现实中发现地球外生命证据的那一代人。""伴随着这种特权潜力,责任也随之而来。" 的确,我们仍然无法确定地外生命的存在,但这种重大消息会动摇我们的生存基础。因此,当科学家们宣布这一重大消息到来的时刻(如果它真的到来的话),他们肯定已经完全证实,不容有错。为了协助这方面的研究,这篇新论文的作者提出了一个方法论框架,让研究人员一步一步地走向终点,并最终到达一个他们可以自信地宣布发现外星生命的位置。 这份名为"生命探测的信心"(CoLD)量表的指南姗姗来迟,因为目前还不清楚科学家应该如何证明一些从未被证实过的东西。 NASA首席科学家、这篇新论文的第一作者詹姆斯·格林(James Green)解释道:"我觉得我们有点挣扎 —— 我们没有那么严谨。但我们的新模型带来了严谨性。" 格林和他的同事们"希望科学界采用新的框架,并希望NASA完全支持这一框架,并为沿着这一模式取得进展的研究提供资金。"他说,这一进展将"在许多科学领域上真正帮助我们。" 上图:美国宇航局的好奇号火星车在火星上。 格林说,当前范式的一个重大问题是,人们期望两种答案中的一种:要么已经发现外星生命,要么还没有。他说,考虑到我们目前的探索技术,这种对二元"是"或"否"答案的渴望是不现实的。相反,科学家需要与彼此、公众和媒体交流他们的初步发现。根据格林的说法,新提出的框架将在这方面有所帮助,因为它将鼓励交流,防止科学家们盲目地喊"狼来了"。他说,科学家"必须能够继续利用大量的信息来构建他们的故事,并更有信心地宣称某个星球上可能存在生命。" 新框架中概述的七个步骤,旨在迭代地将天体生物学家带到最高水平 —— 最终的信心水平。看看这些指导方针,很明显,确认地球以外的生命不是一个简单的步骤,而是需要一个详尽、耗时的过程。但是,这就是科学有时必须工作的方式,尤其是在目标距离数百万、数千万英里之外的情况下。 "生命探测的信心"(CoLD)量表阶梯上的第一级是检测已知由生物活动产生的信号,例如生命产生的分子。我们已经有几个达到 CoLD 一级的例子,包括火星上的甲烷、金星上的磷化氢以及正如格林所说的任何天体上的氧气。1996年,在对名为"艾伦·希尔斯"(Allan Hills)84001 的火星陨石进行分析后,也达到了 CoLD 1 级。一个研究小组认为陨石上的蠕虫状线是化石,但这些特征很可能是在岩石从火星表面爆破时形成的。 上图:ALH84001的显微图像,揭示了火星陨石上的化石状结构。 迈过第一步并不是什么大不了的事 —— 它已经过了这个被证明是困难的初步阶段。第二级要求排除污染,以及排除错误的仪器和对数据的曲解。由于这些原因,在金星上明显发现了磷化氢(一种通常只能由生命产生的化学物质)从未通过这一阶段。 第三步要求科学家证明该信号能够来自其环境。这可以通过参考类似的环境来实现,例如,地球上的一个古老的湖床(模拟火星上的条件)或海底的热液喷口(模拟土星的卫星恩克拉多斯或木星的卫星欧罗巴上的条件)。一个强有力的例子是,证明火星上存在生命的努力已经达到了第三个 CoLD阶段;对火星上甲烷的远程观测(一个潜在的生命迹象)得到了美国宇航局好奇号火星车的地面观测的证实。 接下来的一系列阶段,将面临艰巨且连贯的挑战。对于有问题的信号,天体生物学家必须排除非生物来源,获得额外和独立的观测,并排除其他假设。遥感设备可以让科学家达到第一级和第二级水平,詹姆斯·格林说,"但我们必须能够带来更多的信息",并"获得所需的背景。CoLD尺度就是要做到这一点。" 证明火星上存在生命的探索目前就停留在第三阶段,因为科学家们尚未证明甲烷是由非生物来源产生的。好消息是,这是可以做到的,尽管是在理论上。科学家需要在火星上收集足够数量的甲烷,以进行同位素分析,以表明甲烷是由非生物或生物过程产生的。 根据这篇论文,第七阶段也是最后一个阶段将需要"对环境中预测的生物行为,进行独立的后续观察"。最后一步,是一种"证据在布丁中"(美国俚语,即只有亲自试过才知道)的要求,这可能是一个很大的要求,取决于地点;确认火星或土卫二上存在生物是一回事(因为太阳系内的物体都在卫星和探测器的探测范围内),但确认一颗距地球许多光年外的系外行星上存在生物,则代表了完全不同的命题。 詹姆斯·格林提出了一个假设场景,天体生物学家可能会在火星上达到 CoLD 7 级。他想象了一架 Ingenuity 直升机的后继飞机(一种能够探测从地表下来源泄漏的甲烷的直升机)。对同一地点的后续观察,将揭示一个隐藏的含水层,导致钻探任务,而钻探任务将深入水中并提取实际的生命样本。Ok!这就达到了 CoLD 7 级,至少根据这个虚构的场景是这样。 上图:金星的云层中是否存在生命? 格林和他的同事提出的指导方针虽然严格,但很合理。这个路线图可以用来确认多种情况下的生命,也可以确认我们不知道的生命,比如不需要水就能生存的生命。正如格林所解释的,被定义为这样的生命需要新陈代谢、繁殖和进化。如果它能做所有这些事情,我们就称它为生命。 下一步,除了细化规范之外,是让社区参与进来。并不是所有的科学家都愿意与他人分享他们的研究成果,也不是所有的科学家都愿意遵守这个提议的框架,但格林说,如果研究人员希望获得NASA的项目资助,他们可能必须遵守新的规则。 詹姆斯·格林最后表示:"我希望得到NASA资助的科学家自己进行评估,确定他们处于哪个CoLD指数。所以,当大家阅读他们的论文,看到CoLD 4或CoLD 5时,我们就会知道他们取得了多大的进展。重要的是,我们还将知道,还有多少工作需要完成。这样,科学家们就可以专注于下一步需要做什么啦。" 如果朋友们喜欢,敬请关注"知新了了"!