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國際小學堂／尋找外星生命 行星大氣層藏線索

2023-10-13 02:39 聯合報／ 編譯高詣軒／綜合報導

120光年外有生命？ 距地球約一二○光年的K2-18b（右）傳可能發現生命跡象，其母恆星（左）及另一行星（中，弦月狀）。圖為示意圖。（美聯社）

宇宙存在無數星體，科學家堅信外星生命極可能存在，遲早將揭開其神秘面紗。透過望遠鏡分析遙遠行星的大氣層，學者可探尋其中是否蘊含僅有生物會釋出的特定化學物，藉此推論該星體或許存在生命。英國劍橋大學天文學家領導的團隊已鎖定「K2-18b」等約十顆位處「適居帶」（Goldilocks zone）的行星，可望翻轉世人對宇宙生命的認知。

韋伯望遠鏡助力 測得相關跡象

英國廣播公司（ＢＢＣ）報導，美國航太總署（ＮＡＳＡ）的韋伯太空望遠鏡（ＪＷＳＴ）九月傳出在K2-18b行星的大氣層，發現一種特定氣體的徵象，該種氣體在地球上是由海中簡單生命體所產生。領導研究的劍橋大學天文學研究所教授馬都蘇漢表示，若相關跡象獲後續確認，將「徹底改變我們對探尋生命的思考方式。」

距離地球約一二○光年的K2-18b行星，坐落於天文學家所謂的「適居帶」，意味行星距離其公轉恆星的間隔適中，表面溫度不會過熱或過冷，讓維持生命必需的液態水得以存在。馬都蘇漢的團隊預計在一年內，釐清相關跡象能否獲得確認，抑或已不復存在。

韋伯太空望遠鏡二○一七年在美國馬里蘭州哥達德太空飛行中心裝配。該望遠鏡已於二○二一年發射。（美聯社）

多項計畫探尋生命 新太空競賽

馬都蘇漢說，K2-18b是他們研究的首顆行星，若能成功發現生命的跡象，有助推想宇宙生命體的存在可能相當常見。他亦預測未來五年內，人類對宇宙生命的理解將有極大顛覆。即使K2-18b並未尋得生命跡象，團隊的研究清單還有另十顆位於適居帶的行星等待探索，未來還可能探索更多行星。

縱然最後一無所獲，馬都蘇漢表示，研究仍可提供在類似行星上，生命存在可能性的重要線索。而據ＢＢＣ指出，除馬都蘇漢的研究外，尚有多項計畫進行中、或計畫於數年內展開，皆鎖定探尋宇宙生命跡象，可說是新一波太空競賽。若成功發現外星生命，將可謂史上最大科學發現。

智利「極大望遠鏡」 十年內啟用

探索外星生命的工具中，ＮＡＳＡ的韋伯太空望遠鏡雖功效強大，卻仍有侷限。地球得力於其體積和與太陽的距離適中，有能力孕育生命，但韋伯太空望遠鏡無法偵測體積小至類似地球的遙遠行星。K2-18b的體積約為地球八倍。該望遠鏡亦無法觀測距離母恆星太近的行星，因為受制於恆星強烈光照。

為了改善這些不足，ＮＡＳＡ正計畫設置「適居世界天文台」（ＨＷＯ），預定最早於二○三○年代啟動。ＨＷＯ備有高科技遮光裝置，可以將來自母恆星的光照降到最低，有利行星觀測，這代表ＨＷＯ可用以探尋並取樣和地球體積相近的行星大氣層。

坐落於南美洲智利的沙漠、眺望無瑕天際的「極大望遠鏡」（ＥＬＴ）亦擬於十年內投入使用，其主鏡尺寸比歷來儀器更加可觀，直徑約達卅九公尺，比起先前望遠鏡，觀測行星的大氣層時能掌握更多細節。

坐落智利阿塔卡瑪沙漠的「極大望遠鏡」示意圖。（美聯社）

辨識數百光年微光 技術趨成熟

前述各款分析大氣層的望遠鏡，皆使用一項化學家流傳數百年的方法，藉由從物質中散發的光線，來辨識內部化學成分。這些望遠鏡強大之處在於，透過距離數百光年外行星大氣層的微小光線，就能加以辨讀。

卅年前，人類尚未能證實有環繞太陽以外恆星公轉的行星存在；時至今日，我們已發現逾五千顆太陽系外行星，探測方法也日新月異。蘇格蘭皇家天文學家海曼斯（Catherine Heymans）認為，無垠宇宙中，人類不可能是唯一有智慧的生物，如今探索外星生命的科技、能力已趨成熟。

行星K2-18b研究團隊成員、英國卡地夫大學學者薩克（Subhajit Sarker）表示，若發現外星生命跡象，將是科學界一大革命，可望大幅改變人類看待自身的方式，使人們重新思考在宇宙的定位。

光線如何透漏行星大氣層成分 製表／高詣軒

國際小學堂／歐美飛向木衛二 尋太陽系生機

2023-10-13 02:39 聯合報／ 編譯高詣軒／綜合報導

韋伯太空望遠鏡觀測到的木星（右）和衛星木衛二（左）。木衛二被認為可能孕育生命。（法新社）

距離地球約一二○光年的K2-18b行星發現潛在生命跡象，引起科學家關注，但探索外星生命的任務中，近在眼前的太陽系亦是焦點之一。英國廣播公司（ＢＢＣ）指出，表面有冰層覆蓋的木星衛星「木衛二」同被認為可能存在生命，歐美的太空機構力圖一探究竟。

ＪＵＩＣＥ任務耗時八年半

木衛二表面有類似虎紋的美麗斑紋，即是表面冰層裂縫造成。冰凍的表面下蘊藏海洋，從中會釋出水蒸氣到太空。美國航太總署（ＮＡＳＡ）的「快艇號」（Clipper）、歐洲太空總署（ＥＳＡ）的「木星冰月探測器」（ＪＵＩＣＥ）任務，皆預計二○三○年代初期抵達木衛二。

歐洲ＪＵＩＣＥ任務在二○一二年獲准後不久，主導任務的科學家杜赫蒂（Michelle Dougherty）被ＢＢＣ問到，是否認為任務可能發現生命時，她表示：「若木星的多顆冰凍衛星，沒有一顆存在生命，會讓人很意外。」

ＢＢＣ四月報導指出，ＪＵＩＣＥ任務當時已順利發射，預計探索木衛二、木衛三、木衛四等主要衛星，飛行旅程長達六十六億公里，將耗時八年半，預期二○三一年七月抵達木星系統。該任務不會直接登陸，而是飛行於表面上方。任務最終目標是木衛三，即太陽系最大的衛星，預計二○三四年進入木衛三軌道。

ＮＡＳＡ快艇號明年發射

ＮＡＳＡ「快艇號」雖起步較晚，計畫二○二四年才會離開地球，不過得力於發射的火箭威力較強，預期比ＪＵＩＣＥ略早抵達，將聚焦研究木衛二。

「蜻蜓」預計登陸土衛六

ＮＡＳＡ也計畫派遣名為「蜻蜓」（Dragonfly）的太空裝置，預計登陸土星衛星之一「土衛六」（又稱泰坦）。土衛六蘊含湖泊，以及富含碳的化學物構成的雲層，這使得該星籠罩橘色霧靄。這些化學物質，加上水的存在，被視為孕育生命的必要成分。

至於地球身旁的火星，目前條件被認為不適合生命生存，但有天體生物學家認為，火星過去曾經綠意盎然，有厚厚的大氣層和海洋，可以養育生命。

ＮＡＳＡ「毅力號」（Perseverance）目前正在火星上，一處過去可能是河流三角洲的隕石坑進行採樣。二○三○年代將會透過其他任務，將火星上的岩石樣本取回，以分析是否存在簡單生命型態的微體化石，透露早已逝去的生命蹤跡。