借重「地光」找外星生物 以月面为镜先照地球人

▲从月球观测地球所反射的阳光天文学家想出在系行星上找生命的新方法

国际中心/综合报导

假如我们是外星人,对地球一无所知,又假设我们的位置是在宇宙中另一个恒星系统里的一个行星上,要如何发现地球上有生命?天文科学家准备借重在太阳强光下几乎看不到、稀稀微微的地球反照光「地光」(earthshine),借由这种方式,结合一些对生命迹象变数研究

所谓「地光」,也就是太阳光照射到地球,再从地球折射到月球上的光,研究人员决定先从月球那里借点东风欧南天文台证实了,「没错!地球上的确住着一些生物。」

这项研究运用的是一种叫做「光谱偏振测量」的方法,它能测量地球反射出来的偏振光,帮科学家更专注地看清楚他们想在行星上看到的那些特殊特性「生命迹象讯号」。这个原理就像具有偏振效果眼镜能帮你过滤掉过强的光线,并让你看得更清楚一样。

天文学家早已知道,要找生命迹象讯号,可以从一颗行星大气中,含有多少氧气臭氧甲烷以及二氧化碳气体等特定气体数量而得知,借由光谱分析法,的确可以掀开系外行星的一点点面纱

可惜的是,这种方法有很大的限制,如果考虑到这些讯号是来自一些距离我们非常遥远的系外行星,而它旁边通常有一颗大太阳的话,那差不多就好像是在一颗很亮的灯泡旁观察一颗沙粒一样,实在很难看得清楚。

现在我们知道来自行星的反射光是受到偏振的,而来自恒星的光却没有,这提供我们至少有了一个翘翘板的「杠杆点」,小心翼翼下,就能发现到一些反射自强大恒星光的行星光(earthshine)。

光谱偏振性测量,了解更多系外行星

研究员首先是发现在地球表面上,因陆地海洋等表面特征的不同,会反射出不同的偏振光,接下来他们证实了借由这些模型的计算比较,就能透过数据资料正确看出地球上云层变化,并且正确判断出哪些地表部分是海洋所覆盖。

在观测所得中,除了能清楚找到适居性可能外,譬如「叶绿素」这样的生命现象讯号出现与否,的确也会随着地表是海洋或陆地而对应变化,即叶绿素讯号只有当观测目标为陆地时才有,观测海洋时则没有。

据统计,在目前所发现的系外行星中,只有10%可能发生凌日,也就是该颗系外行星位置刚好要在母恒星和地球之间,三者排列成一直线,我们才能研究它的大气成分

现在这种偏振测量与光谱观测加以结合的新方法有个好处,它能帮助天文学家全面性地更多了解系外行星;分析大气层,不再非得要等它们发生凌日现象才能办到。不过这只是一小步,距离实作还有很大一段距离。可想而知,这些距离动辄数十光年甚至距离更远的光全都非常的微弱,目前的望远镜还不够大到能够观测或测量这些偏振数据。

目前的模型虽然能够描述太阳光照射在地球不同表面上时会产生程度如何不同的偏振,美中不足的是,这个资料库及模型仍需要更多长距离、针对地球的不同季节、在具有各种不同云的条件下,以全面性观测来强化它,才能真正模拟出一颗与地球相似的系外行星,它的大气层和地表条件究竟特性如何。直接在月球表面上架设望远镜来观测地球,可能让我们比较接近这个目标。(图、文/取自中研院天文网)