新工具可帮助解释未来对系外行星生命的新工系外行星搜索

遥远的未对星球上有生命吗?天文学家试图找出的一种方法是分析从行星大气中散射的光。这些光线中的生命索一些来自其绕行的恒星，已经与大气相互作用，新工系外行星并为其中所含的具可解释气体提供了重要的线索。如果检测到诸如氧气，帮助甲烷或臭氧之类的未对气体，则可能表明存在活生物体。生命索这种气体被称为生物签名。新工系外行星来自EPFL和罗马Tor Vergata大学的具可解释一组科学家开发了一种统计模型，该模型可以帮助天文学家解释搜索这些“生命迹象”的帮助结果。他们的未对研究刚刚发表在《科学院院刊》(PNAS)上。)。生命索

自从25年前发现第一颗系外行星(绕太阳运行的行星绕行星运行)以来，已经发现了4,300多颗。而且清单还在增长：每两到三天就会发现一个新清单。迄今发现的约200个系外行星是碲的，这意味着它们主要由岩石组成，例如地球。虽然这不是行星能够生存的唯一条件，它还需要有水并且离太阳一定距离，但这是天文学家用来集中精力进行搜索的标准。

在未来几年中，使用气相色谱法检测行星大气中的生物特征将成为天文学中越来越重要的元素。该领域已经开展了许多研究计划，例如2019年12月进入轨道的CHEOPS系外行星搜寻卫星，以及计划于2021年10月发射的James-Webb光学望远镜。

从未知开始

尽管在探测系外生物特征方面取得了很大进展，但仍然存在几个问号。这种研究的意义是什么?以及我们应该如何解释结果?如果在行星上仅检测到一个生物签名怎么办?或者，如果未检测到生物特征，该怎么办呢?这些问题就是EPFL-Tor Vergata科学家打算用他们的新模型回答的问题。

他们的工作从新的角度解决了这个问题。传统上，天文学家根据我们对地球生命和生物进化的了解来寻找另一个星球上的生命。但是，通过他们的新方法，科学家们从一个未知数开始：我们银河系中还有多少其他行星具有某种形式的生命。他们的模型结合了诸如银河系中与太阳相似的其他恒星的估计数量以及距这些恒星可居住距离内可能有多少颗碲化行星绕行的因素。它使用贝叶斯统计数据(特别适合于小样本量)，根据检测到的生物特征数(一个，几个或根本没有)来计算银河系中的生命概率。

“从直觉上讲，如果我们在另一个星球上找到生命，那么在银河系中可能还有许多其他的生物是有道理的。但是有多少呢?” Tor Vergata物理系天文学和天体物理学教授Amedeo Balbi说。“我们的模型将直观的假设转化为统计计算，并让我们确切地确定数字在数量和频率上的含义。”

EPFL复杂物质物理实验室(LPMC)的科学家Claudio Grimaldi说：“天文学家已经使用各种假设来评估给定星球上的生命有多可靠。”该科学家还隶属于罗马的Enrico Fermi研究中心。“因此，我们的研究目标之一是根据未来几年将收集的新数据，开发一种加权和比较这些假设的方法。”

从一个星球传播到另一个星球

鉴于在不久的将来可能会检查的行星数量很少，并且假设生命将独立出现在任何一颗行星上，EPFL-Tor Vergata研究发现，即使仅检测到一种生物特征，我们也可以得出更大的结论。超过95%的可能性表明银河系中有超过100,000个有人居住的星球，这比脉冲星的数量还要多。脉冲星是大型恒星在生命尽头爆炸时所产生的物体。另一方面，如果未检测到生物特征，我们就不能得出结论，银河其他地方不存在其他生命形式。

科学家们还研究了全精子症的理论，该理论指出，与其在一个给定的星球上独立出现，不如将生命形式从另一个星球上继承下来，例如通过有机物质或微观有机体被彗星携带或在相邻星球之间传播。这意味着一个星球上存在生命的概率还取决于它与其他行星之间的距离以及各种生命形式(其物理特征可能与我们所熟悉的那些有极大不同)是否能够抵抗太空的极端条件旅行并适应新星球。泛光系数的变化会改变银河系其他地方的推测行星数量。

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