卡尔·萨根 30 年前发现地球上有生命——这就是为什么他的实验至今仍然重要

卡尔·萨根 30 年前发现地球上有生命——这就是为什么他的实验至今仍然重要

时间戳记：26年2023月2日下午56:XNUMX

由他领导的一组科学家已经过去30年了 卡尔·萨根 发现 证据 使用美国宇航局机载仪器的数据来研究地球上的生命 伽利略 机器人航天器。 是的，你没看错。 在他众多的智慧珍珠中，萨根因说科学不仅仅是一种知识体系而闻名，它是一种思维方式。

换句话说，人类如何发现新知识至少与知识本身一样重要。 在这方面，这项研究是“对照实验”的一个例子——科学方法的关键部分。 这可能涉及询问特定的研究或分析方法是否能够为我们已知的事物找到证据。

假设一个人乘坐一艘外星飞船飞越地球，船上装有与伽利略相同的仪器。 如果我们对地球一无所知，我们是否能够仅使用这些仪器（这些仪器不会针对发现它进行优化）而明确地探测到这里的生命？ 如果不是，那么我们在其他地方探测生命的能力会怎样呢？

伽利略号于 1989 年 XNUMX 月发射升空，开始了为期六年的木星飞行。 然而，伽利略号必须首先绕内太阳系运行数圈，近距离飞越地球和金星，才能获得足够的速度到达木星。

2000年代中期，科学家们从地球上智利阿塔卡马沙漠类似火星的环境中采集了泥土样本， 已知含有 微生物的生命。 然后，他们使用了与美国宇航局维京飞船上使用的类似实验（该飞船的目的是在火星着陆时探测火星上的生命） 1970s）看看阿塔卡马是否能找到生命。

他们失败了——这意味着如果维京飞船降落在阿塔卡马沙漠的地球上并进行与火星上相同的实验，他们很可能会 错过 终生签名，即使已知它的存在。

伽利略结果

伽利略号配备了各种旨在研究木星及其卫星的大气和太空环境的仪器。 其中包括成像相机、光谱仪（按波长分解光）和无线电实验。

重要的是，该研究的作者没有假设地球上生命的任何特征 从头开始 （从一开始），但试图仅从数据中得出结论。 近红外测绘光谱仪（NIMS）仪器检测到分布在整个陆地大气中的气态水、两极的冰以及“海洋维度”的大片液态水。 它还记录了-30°C至+18°C的温度范围。

伽利略号宇宙飞船在2.4万公里外拍摄的图像。
你能看到我们吗？ 伽利略图像。 图片来源：美国宇航局

生命的证据？ 还没有。 该研究得出的结论是，液态水和水天气系统的探测是一个 必要，但还不够 论据。

与其他已知行星相比，NIMS 还检测到地球大气层中氧气和甲烷的浓度很高。 这两种气体都是高反应性气体，会与其他化学物质快速反应并在短时间内消散。 维持这些物种如此集中的唯一方法是通过某种方式不断补充它们——这再次暗示，但不能证明存在生命。 航天器上的其他仪器检测到臭氧层的存在，保护表面免受太阳紫外线辐射的破坏。

人们可能会想象，通过相机进行简单的观察就足以发现生命。 但这些图像显示了南美洲的海洋、沙漠、云彩、冰和较暗的地区，只有在事先了解的情况下，我们才知道这些地区当然是雨林。 然而，一旦与更多的光谱测量相结合，发现红色光的明显吸收覆盖了较暗的区域，该研究得出的结论是“强烈暗示”光被光合作用植物吸收。 目前还没有已知的矿物能够完全以这种方式吸收光。

根据飞越几何结构，拍摄的最高分辨率图像是澳大利亚中部的沙漠和南极洲的冰原。 因此，所拍摄的照片都没有显示城市或明显的农业例子。 该航天器还在白天以最近的距离飞过行星，因此夜间城市的灯光也看不见。

更令人感兴趣的是伽利略的 等离子波无线电实验。 宇宙中充满了自然无线电发射，但其中大部分是宽带无线电发射。 也就是说，来自给定自然源的发射发生在许多频率上。 相比之下，人造无线电源是在窄带中产生的：日常的例子是在静电中寻找电台所需的模拟无线电的细致调谐。

下面是土星大气层中极光自然无线电发射的一个例子。 与广播电台不同，频率变化很快。

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伽利略检测到来自地球的固定频率的一致窄带无线电发射。 研究得出的结论是，这只能来自技术文明，并且只能在上个世纪才能被检测到。 如果我们的外星飞船在 20 世纪之前的数十亿年里的任何时候都同样飞越地球，那么它根本就看不到地球上存在文明的明确证据。

迄今为止，尚未发现外星生命的证据，这也许并不奇怪。 即使是在地球人类文明几千公里范围内飞行的航天器也不能保证探测到它。 因此，像这样的对照实验对于为其他地方寻找生命提供信息至关重要。

当今时代，人类已经发现了5,000多颗围绕其他恒星运行的行星，甚至还探测到了水的存在 在大气层中 一些行星的。 萨根的实验表明这本身还不够。

其他地方存在生命的有力证据可能需要结合相互支持的证据，例如类似光合作用过程的光吸收、窄带无线电发射、适度的温度和天气，以及大气中难以用非生物解释的化学痕迹。方法。 当我们进入仪器时代，例如 詹姆斯·韦伯太空望远镜萨根的实验现在仍然和 30 年前一样提供丰富的信息。

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图片来源： 伽利略号宇宙飞船所看到的地球和月球/美国宇航局

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