天空中的巨型眼睛：ELT 可在夜间探测到比邻星上的生命

极大望远镜 (ELT)有望彻底改变我们对附近恒星系统的观察，它准备做地面天文台以前从未做过的事情：在不到半天的时间内探测到围绕距离太阳最近的恒星——比邻星——运行的行星上的潜在生命迹象。一项新的模拟研究概述了，得益于其巨大的聚光能力和前所未有的分辨率，ELT 可能能够仅根据大气反射的光来区分生命行星和无生命行星。

迈尔斯·H·柯里 (Miles H. Currie)和维多利亚·S·梅多斯 (Victoria S. Meadows)在 2025 年的一项研究中详细描述了这一突破性的可能性，该研究模拟了望远镜从甚至没有经过其主恒星的系外行星中提取分子指纹的能力。他们的预印本可在 arXiv 上找到，这表明天文学最持久的问题之一——我们是孤独的吗？ ——的答案可能只需几年时间。

地球天文学的下一次飞跃

ELT位于智利阿塔卡马沙漠高处，计划于 2028 年开始运行。它的主镜直径为 39 米，将成为地球上有史以来最大的光学/红外望远镜。其巨大的表面积将使其能够收集比任何以前的地面望远镜更多的光线，并产生比哈勃望远镜清晰 16 倍的图像。

虽然JWST等其他望远镜在行星凌日期间分析系外行星大气方面取得了进展，但它们也面临局限性。最值得注意的是，许多系外行星（包括一些最有希望的类地行星）不会从我们的视线中凌日。这就是 ELT 改变游戏规则的地方。

ELT 无需等待行星从恒星前方经过，而是能够直接从行星大气中捕捉反射的星光。利用先进的高对比度成像和光谱技术，它可以分离氧气、二氧化碳和水蒸气等分子特征，这些特征可能暗示着生物活动。

模拟寻找生命

为了评估 ELT 的潜力，Currie 和 Meadows 对四个围绕附近红矮星运行的类地行星进行了详细的模拟：

·郁郁葱葱、非工业化的地球，水源和植物丰富

·古老的太古代地球，拥有原始生命，氧气极少

·一个干燥、没有海洋的世界，更像金星或火星

·贫瘠的、生命诞生前的地球，有生命所需的化学物质，但没有生物体

研究人员还建立了海王星大小的系外行星模型进行对比，预计它们厚厚的大气层将产生不同的光谱模式。

他们的目标是：确定 ELT 能否可靠地区分生命行星和无生命行星，同时避免误报或漏报。一颗没有生命的行星会不会看起来生机勃勃——或者更糟的是，一颗真正适合居住的行星会被误认为是一颗死行星？

他们的结论很明确：只需 10 小时的观察，ELT 就有可能识别出比邻星周围类地行星的大气生物特征。对于气态巨行星，只需一小时便可获得有意义的光谱。

比邻星：首要目标

比邻星距离我们仅 4.24 光年，上面至少有两颗已知的系外行星——比邻星 b 和比邻星 d。虽然比邻星 b 的确切宜居性仍有争议，但它位于恒星宜居带内，且与地球相对较近，使其成为未来观测的首选。

如果 Proxima b 周围存在哪怕是稀薄的大气层，ELT 也有可能探测到它。如果大气层中含有与生物相关的分子，其影响将是惊人的。

有了望远镜的功能，天文学家就不再需要仅仅依赖罕见的行星排列或间接探测。他们将能够直接观察系外行星，从而为对附近行星系统进行更连续、更详细的调查打开大门。

超越检测：防止误解

重要的是，这项研究还强调了光谱模糊性的风险。并非每次检测到氧气或甲烷都应被视为生命存在的确凿证据。自然界的非生物过程可以模仿生物体的化学输出。

这就是ELT 的分辨率和灵敏度如此重要的原因。通过结合多种光谱特征和高分辨率数据，研究人员希望开发出更强大的生物特征框架，从而降低得出错误结论的可能性。

在这种背景下，ELT 不仅仅会寻找生命——它还将帮助定义什么才算证据。