我们这个时代最重要的科学探索任务之一，就是寻找外星生命存在的证据。科学家们已经在太阳系外发现了许多可能存在生命的系外行星。然而，如何准确探测这些星球上的生命迹象，仍然是一个巨大的科学难题。有趣的是，解决这个问题的关键线索，可能就隐藏在我们自己的地球上。

问题的核心在于：我们到底应该寻找什么？在太阳系内，土卫二（恩克拉多斯）、土卫六（泰坦）和火星被认为是最有可能存在生命的天体。科学家们通过观测这些天体的表面特征、分析大气成分以及研究它们发出的光谱信号来寻找生命迹象。

1990年，著名天文学家卡尔·萨根设计了一个开创性的实验。当时伽利略号探测器在前往木星的途中需要借助地球引力加速，萨根提议利用这个机会将探测器上的科学仪器对准地球进行观测。通过分析这些观测数据，科学家们成功地验证了这些仪器确实能够准确探测到地球上的生命迹象。1993年，萨根和他的研究团队在一篇重要论文中发表了这一发现。

为了进一步验证这个方法的可靠性，研究团队还分析了伽利略号1992年飞掠月球时收集的数据。结果证实月球确实是一个没有生命的世界。但令人意外的是，月球土壤中检测到了名为紫质的有机化合物。虽然紫质通常被认为是潜在的生物标志物，但月球上的紫质显然是非生物过程形成的。

这一系列研究最终促成了著名的“萨根标准”理论。该理论提出，要确认一个行星上存在生命，必须同时满足四个关键证据标准。这个理论框架至今仍指导着天体生物学领域的研究工作。

地外生命探测的关键指标

绿色植物与光合作用

若某行星存在光合作用迹象，其宜居概率将显著提升。可通过光谱分析进行判断：叶绿素对红光具有强吸收特性，当观测到红光波段被大量吸收时，即可能存在光合作用。

氧气

地球大气氧含量（21%）远超太阳系其他行星。由于氧气易与岩石结合，持续存在的游离氧往往需要补充来源。地球的氧气补充主要依赖植物光合作用，这使得大气氧成为生命存在的关键指标。

甲烷

甲烷在大气中的持续存在需要解释机制。地球甲烷主要由产甲烷菌代谢产生（如沼泽生态系统），但火山活动等地质过程也能生成（如火星甲烷可能来源）。当排除非生物成因后，甲烷可能成为生命迹象。

无线电波

人工无线电信号具有明确特征（如窄频带、规律脉冲），可与自然辐射（闪电、星体爆发）区分。这类信号可能指向技术文明的存在。

水（补充指标）

虽然未列入传统探测标准，但液态水是已知生命形式的必需物质。其作用包括：

维持细胞物质运输

促进行星尺度的营养循环

地球经验表明，液态水分布区与生命活动高度重合。

大气污染（新增指标）

工业污染物

氟氯碳化合物具有独特光谱特征。这类化学性质稳定的人工化合物，可能成为技术文明的示踪剂。

现在我们就可以来看看哪些星球符合了萨根标准，可能存在生命。

火星

■符合标准：水、甲烷

火星长期以来被视为太阳系内最有可能存在（或曾经存在）生命的天体之一。近年来，NASA的探测数据显示，火星表面可能存在间歇性液态水流，例如在陡坡上观察到的“季节性斜坡纹线”（RSL），暗示其地下可能蕴藏液态水。此外，火星极地冰盖和地下冰层也储存了大量水冰，进一步支持了火星曾经拥有海洋的假说。

另一方面，火星大气中多次检测到甲烷，其浓度会随季节变化。甲烷在地球上主要由生物或地质活动产生，因此火星甲烷的来源引发了广泛猜测——它可能来自地下微生物，也可能是火山或热液反应的结果。目前，火星探测任务（如“毅力号”火星车）正致力于寻找甲烷与潜在生命的关联。

土卫二恩克拉多斯

■符合标准：水

土卫二是土星的一颗冰卫星，卡西尼号探测器在其南极发现了巨大的水冰喷泉，证实其地下存在全球性液态海洋。这片海洋可能位于冰壳之下，与岩石核心接触，并富含氢气、甲烷和有机分子——这些成分与地球深海热泉环境相似，而后者是地球生命的摇篮之一。

尽管尚未发现直接的生命证据，但土卫二的喷流中含有支持微生物生存的关键化学物质。未来任务（如“欧罗巴快船”或专门探测土卫二的探测器）或将采集更多样本，进一步评估其宜居性。

土卫六泰坦

■符合标准：甲烷、水

泰坦的大气层中，氮气占据了98.4%，而甲烷的含量约为1.4%。尽管甲烷在地球上通常与生物活动相关，但泰坦上的甲烷来源仍然未知，科学家提出了两种可能的解释：一是由微生物（类似地球的产甲烷菌）产生，二是由地质活动（如天然气释放）形成。目前尚无定论，但甲烷的存在使其成为潜在的生命栖息地研究对象。

此外，泰坦可能是太阳系中除地球外唯一一个地表存在稳定液体的天体，只不过这些液体并非水，而是由乙烷和甲烷组成的碳氢化合物湖泊。然而，更关键的是，科学家认为泰坦可能拥有一个巨大的地下液态水海洋。如果这一海洋确实存在，并且具备适宜的温度和化学环境，那么泰坦可能具备孕育生命的条件。

GJ 1132b

■符合标准：水

GJ 1132b是一颗位于适居带内的系外行星，其大小约为地球的1.4倍，围绕一颗红矮星运行。2017年的观测发现，该行星在凌日时某些波段的尺寸略大于预期，表明它可能拥有大气层。如果大气存在，且其温度适宜，GJ 1132b的表面可能允许液态水存在——这是生命形成的关键因素之一。

然而，红矮星的高辐射环境可能导致其大气被剥离，因此GJ 1132b的实际宜居性仍有争议。未来的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）或能通过光谱分析确认其大气成分，尤其是水蒸气或氧气的存在。

目前，科学家仍在优化探测技术，例如开发更灵敏的望远镜（如JWST、SKA）以分析系外行星大气，或设计更先进的探测器（如火星样本返回任务）以搜寻微生物化石。然而，即使技术成熟，我们仍需明确“生命标志”的具体定义——甲烷、水、氧气或其他化学失衡现象是否足以证明生命存在？无论结果如何，这些探索都在推动人类重新思考生命的起源与宇宙中的孤独性。

快速电波爆发121102

■符合标准：无线电波

快速电波爆发（FRB）是一种来自遥远星系的强烈无线电波脉冲，持续时间仅几毫秒。其中，FRB 121102是首个被确认重复爆发的FRB，其起源至今仍是未解之谜。科学家已排除了多种自然现象（如中子星碰撞）的可能性，因此部分研究者提出，FRB可能是外星高等文明用于星际通信或能源传输的技术信号。

尽管这一假说缺乏直接证据，且大多数天文学家倾向于自然解释（如磁星活动），但在彻底排除人为因素之前，FRB 121102仍被视为潜在的外星技术标志。未来更先进的射电望远镜（如“平方公里阵列”SKA）或许能提供更明确的答案。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：白鹏 航天科技集团十一院 研究员

来源: 科普中国创作培育计划

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