人类能探测到其他星球的生命吗？

屎壳郎秧

一直以来都没有发现其他星球上的生命，是因为人类探测不到，还是真的有证据证明生命不存在？
作者：一点资讯

gfhkssv

人类目前还探测不到，但是这一天应该不会太远了。

在能够直接飞临其他星球之前，我们能做的只能是用望远镜去观测可能存在生命的星球，而我们试图寻找的生命迹象，将主要是富含氧气的大气。没有绿色生命的话，地球大气的氧气会在地质历史的千分之一被耗尽。对外星球也是类似。所以如果能找到大气中含有氧气的星球，我们就会高度怀疑这样的星球上是有生命的。

而探测地外行星大气成分，是通过看行星光谱来做的。现在常见的做法是找通过掩星法发现的行星，在没掩的时候拍一张光谱，在掩上的时候拍一张光谱，两张一减就把恒星的光谱减掉了，剩下的就是行星凌“日”的时候，其大气造成的吸收光谱。也可以用星冕仪把恒星挡掉，直接看行星的反射光谱。


然后可能就能看到上图这种东西（http://ftp.issibern.ch/forads/sr-006-23.pdf）。二氧化碳、水、臭氧和甲烷都可以在吸收线中看出来。而有臭氧是有氧气的指征。

当然，也有人反对这个说法。有人说行星大气层顶的水分子可能被其母星的紫外光子给解离了，轻的氢原子就逃逸到太空中了，重的氧原子就留下了，然后也可以形成氧分子。这样即使没有生物也可能形成富氧的大气。（Oxygen In Exoplanet Atmospheres Could Fool Search For Life）

然后这个事要想看清楚，就需要非常高灵敏度且非常高分辨率的光学-红外大望远镜。这样的望远镜应该再过十年能用上吧。

当然，看大气怎么着都是间接证据。还有一招更直接：如果外星智慧生物有能力操作无线电的话，我们可以直接去听他们在说什么啊，就像电影Contact里女主做的那样。我们还真的快做到这一点了。

“For phase one of the SKA, we can detect an airport radar at 50 to 60 light years,” says van Haarlam.

平方公里阵列望远镜（SKA）的第一期在大约也是十年后建好，据估计，它的灵敏度之高足以探测到五六十光年内行星上一个机场雷达的信号（SETI on the SKA）。如果这个估计靠谱的话，也许Contact也就快来了……

温柔老虎

嗯，@刘博洋同学基本上已经说得比较详细了。这里应他的要求放几张图，主要是给大家看一看现在系外行星大气的几种探测技术。第一次作答，还请多多指教。


哈勃观测到的系外行星 HD209458b的大气吸收光谱。HD209458b是一颗质量大约为0.7个木星质量的系外行星。顶部的图是恒星HD209458的光谱，中间和下面的图是在凌星发生时，在两个不同的带宽（深灰色部分）上观测到的吸收谱深度的变化。可以注意到大约590nm的地方深度变化要显著大于其他地方，而这也正是钠双线所在的位置，这就表明行星大气中存在钠的成分。这是第一次探测到系外行星的大气吸收光谱（Charbonneau et al., 2001)。


这个是根据多个波段的second eclipse给出的系外行星HD189733b（大约一个木星质量）的发射谱。second eclipse有点类似于我们常说的掩星，就是当行星绕到恒星后面时我们就接收不到来自行星的光，将这时测光以及光谱观测的结果和行星没有被恒星遮掩时的结果对比就能得到行星的发射谱和反射谱（发射谱主要通过观测红外波段，反射谱主要靠观测光学波段得到）（Lee et al., 2012）。


这个是55 Cnc e 在second eclipse中Spitzer红外望远镜观测到的恒星+行星系统的亮度变化。这个拿出来说主要是因为55 Cnc e是一颗超级地球，质量大约为8个地球质量，半径大约为地球的两倍，可以说和地球比较接近。这是为数不多的探测到星球辐射的类地行星（当然根据这个结果推算出行星表面温度大约为2000K）（Demory et al., 2012，图来自First light from a super Earth）。


这个是由凯克望远镜的OSIRIS仪器直接拍摄到的HR8799c（大约7个木星质量）光谱（图中黑色部分）。结合模拟的结果（图中绿色部分）可以看到光谱有显著的CO吸收线（Konopacky et al., 2013）。

这些成果的获得一方面是探测技术的提升，另一方面也得益于行星大气理论的完善。相比气体行星，地球这样的类地行星探测难点主要在于其体积太小，大气层相对气体行星也要薄很多。不过等下一代望远镜都建设完开始工作了，我们或许就有机会捕捉到来自太阳系外的生命信号。

六翼天使494

生命活动的痕迹
搜索太阳系外的行星世界本身对理解太阳系的演化和地球的形成具有极其重要的意义，解决这些理论问题吸引了数以千计的科学家。但无论对于公众还是科学家，搜索地外星球的终极目的始终还是为了寻找地球以外的生命存在。在过去的 20 年里，行星科学飞速发展，我们正在朝着这个伟大目标进发。人类已经找到了数千颗太阳系外行星，其中不乏存在于宜居带的星球。像 Proxima b 这样的世界更是近在咫尺，然而什么样的星球可能存在生命呢？
随便想一想，宇宙中似乎不应该缺少适于生命存在的地方。地球不过是太阳系疆域中微不足道的一员。而太阳也不过是银河系数千亿颗恒星中普通的一颗。如果银河系 1/10 的恒星中存在行星，又如果 1/10 的行星类似地球，那么星河中就有 10 亿个适宜移民的新家园。重要的问题是如何将这些地方找出来。
第一层的选择条件是液态水，这意味着行星需要存在于宜居带内。然而这只是最粗糙的筛查。水是地球上生物生存的基础，但并不是生命孕育的充分条件。人类曾经认为地球是太阳系唯一存在水的地方，现在我们知道，水在太阳系中广泛地分布，这些水以冰的形式存在于小行星和彗星中，存在于土星的光环里，存在于火星的极地和冻土中，更存在于天王星和海王星这样的冰巨星中。在木卫二的冰层下面，也许还存在着巨大的地下海洋。即便如此，我们还未在这些存在水的地方找到生命存在的迹象。
行星科学家希望能找到更加确定性的证据，例如生命活动产生的气体。这意味着仅仅测量到行星的引力效应是不够的，必须对行星的大气进行研究。开普勒卫星发现的行星系统将很适合这样的研究。这些行星都是通过凌星方法发现的。如果某一颗行星拥有大气，当它运行到恒星和观测者之间时，恒星的光就会穿过它两侧的大气层。行星大气层的存在会吸收星光中特定频率的能量，使得地球上的观测者看到星光光谱在这些特定波长变暗。大气的成分不同，星光被吸收的特征就会有差异。哈勃空间望远镜已经对此进行了一些初步的观测。寻找地外行星上的生命活动迹象是下一代大型望远镜的重要目标，目前正在筹建的 30 米大型光学望远镜将有能力观察到太阳系外星球大气中的氧气。
地球上植物的光合作用会产生氧气，而生物的呼吸过程会消耗氧气产生二氧化碳。当地球上的生物死亡，微生物会分解构成生命体的有机物，降解的最后步骤会生成最简单的有机物、甲烷。所以，如果一颗系外行星处于宜居带中，而大气中又恰好存在二氧化碳、甲烷和氧气，那么它就很有希望是一颗适于生命栖息的星球。然而仅仅发现这些气体还远不足以说明生命的存在。火星大气和金星大气中就都含有二氧化碳、水蒸气、氧气和氮气，金星甚至在 100 公里高空还具有一个很薄的臭氧层。
关键在于不同气体成分的比例，在金星和火星上，二氧化碳的比例都超过了 90%，而氧气只是微乎其微。区别于这些星球，地球的氧气含量占到了大气成分的 21%之多。这些氧气并非和地球一起形成。在远古时代，地球的大气层据推测应该仅仅含有少量的氧气。氧气在大气中骤然增加是在 23 亿年前。蓝藻的出现使得光合作用得以进行，二氧化碳被转化为碳水化合物，氧气被释放到大气中。氧气对于地球上的厌氧微生物是毁灭性的毒气，却是真核生物大发展的基石。如果我们在太阳系外的行星大气中发现了可观含量的氧气，那么这很可能预示着这颗星球经历了和地球一样的生物化学演化过程。
理解生命起源

我曾经就地外生命的探索在一些中小学校做过科学普及性质的报告，每次报告结束都会有热情的学生以近乎质问的口吻提问：「为什么生命一定要存在于宜居带，为什么我们一定要假设其他星球的生命和地球生命具有同样的形式？」

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肥牛于田揖

每次说到问题就有人跳出来说，外星智能生命已经发展到非常牛逼程度，人类的探测和发信号的手段太过原始，外星人早不用电磁波了云云。好像科学家都是笨蛋，就他们跳出了思维定式。
我就两个问题
1 谁规定先进文明不能用落后的电磁波？原始人只懂点火把，可他们如果能碰巧看到城市，也能看出城市灯光和阳光月光野火光看着都不太一样吧？
2 凭啥宇宙中的文明都得是超级文明？是，我们人类可能相当于一个房间里的细菌，大活人超级文明站在我们面前我们都发现不了那是个生命。可我们试着找其他细菌不行嘛？