逍遥学能 2016-03-30 09:18
从40亿英里外拍到的地球只是一个黯淡蓝点
阿波罗8号宇航员拍摄的著名照片之一，显示地球从月地球地平线升起的奇景
新浪科技讯，据美国宇航局太空网报道，法国科学家们最近发现了过去的极端环境是如何影响植被把阳光反射到太空中的。这些结果将为他们寻找远古生命带来希望。
从远处看，我们的地球只是太空中的一个光斑。虽然我们已经把无线电信号发射到太空中，希望潜在的宇宙生命能够接收到，但是这些信号传播的距离都不超过几十光年。然而人类在数百万年间一直在向宇宙发送信号，表明他们的存在。陆生植物发射很强的红外线，结果使这些光在地球表面不断反射的过程中出现与众不同的特征，该特征被称作植被红边(VRE)。
法国上普罗旺斯天文台(HauteProvenceobservatory)的鲁克?阿诺德表示：“我们从早期的研究工作得知，虽然在同一时代的光谱中可以看到植被，但是不知道是不是只有当地球的温度比现在更冷时，才可以看到植被？”
阿诺德和他的同事们已经获得最近冰河时期和最近的温暖时期的气候模式，并利用它们生成过去的地球反射光谱。他们的研究结果显示，在数千年间，植被红边一直保持相对稳定状态。该研究结果将发表在即将出版的《天体生物学》杂志上。
遥望地球
“阿波罗”号宇航员用他们的照相机给地球拍照，让我们第一次了解到从太空看地球到底是个什么样子。但是从更加遥远的地方看，陆地和海洋融为一体，剩下的只是一个淡蓝色斑点。几艘飞船??最近的是欧洲航天局的“金星快车”(VenusExpress)??从太阳系的不同角度观察了地球。
这些“自画像”并不只是一部分世人的自恋。这些照片将引出一个非常重要的科学问题：从远处看，一个充满生命的行星到底是个什么样子？
飞船收集的数据，以及从月球上收集的地(球反)照(earthshine)数据显示，从地球上反射出来的光谱中存在生命迹象。例如，氧和甲烷等气体产生的吸收线为我们提供了一些生物存在的证据。更有说服力的一点是，在光谱700纳米的地方出现的微小凹陷，表明这里的反射突然变得更强，光线波长变得更长。
这个位于可见光和红外线之间的边界是由光合植物造成。植物吸收可见光谱，阳光的大部分能量都分布在这个光谱范围内。然而，据推测，植被可能是为了不使自己过热，它们将红外线重新反射到太空中。
过去的气候
由于被植被覆盖，地球反射的红外线比它不被植被覆盖反射的红外线多5%。阿诺德和他的同事们因此想弄明白，是否在地球的一个冰期，这些微小的植被红外信号保持可见状态。他们集中精力研究上次冰期极盛期(LastGlacialMaximum)，这个时期发生在21000年前。这个时期的温度平均比现在低大约4摄氏度，冰盖覆盖了整个加拿大和北部欧洲。
作为对比，他们还研究了6000年前的一个被称作全新世适宜期(HO)的温暖时期，当时的平均气温比现在高大约半摄氏度，当时撒哈拉沙漠地带的植被非常茂密。阿诺德说：“上次冰期极盛期和全新世适宜期是两个极端时期，我们对这两个时期已经有了很好的了解。”这些研究人员利用古气候模式，确定在这两个极端时期地球上各个地点的苔原、热带森林和沙漠等生物群落。每个生物群落都在太空中呈现不同的光谱。欧洲航天局的全球臭氧监测实验(GOME)卫星已经飞越地球上的所有生物群落，并记录了它们的反射情况。
该科研组通过将生物群落图片、卫星数据跟云量和海冰模型结合在一起，生成了地球全球平均光谱图。研究结果显示，上次冰期极盛期的植被红边信号比现在弱大约4%，在全新世适宜期，这种信号比现在强大约6%。阿诺德说：“最主要的问题是，在极端气候下，植被仍然可见。”这一研究结果将对致力于寻找类似地球的系外行星，并刻画它们的特征的未来太空任务产生激励作用。
外星生命扎根
天体生物学家一直在思考是否通过光谱信号会发现其他行星上的生命。该假设认为，生活在一个围绕类似我们的太阳的恒星运转的行星上的类地生物体，可能进化出跟地球上的生物体类似的吸收-反射方式。
阿诺德说：“如果我们发现一个明显不是矿物或者矿物混合物产生的显著特征，这可能是一个生命迹象。”阿诺德和他的同事们总结说，在30光年以外可以发现植被红边信号，即使它当前正在经历一个类似上次冰期极盛期的寒冷时期也不例外。然而阿诺德表示，比这更加寒冷的气候可能会使这些信号消失。
植被红边探测设想了一个6米长的太空望远镜和2到4周的曝光时间。但是现在并没有这种望远镜，不过目前正处于设计阶段的“类地行星发现者”号(TerrestrialPlanetFinder，简称TPF)也许能满足上述要求。阿诺德说：“我认为我们的论文显示，如果类地行星的陆地上存在植被，那么即使在比平均气候更加寒冷的环境下，这些植被仍然是可以看到的。”