奇异的外星生命，藏匿在粉色的云端

我们应当将系外行星的云层视为潜在的生命栖息地。

系外行星GJ9237d想象图，这颗行星拥有泛着粉色的大气。

NASA / ESA / Leah Hustak / Ralf Crawford

卡萨·萨根曾经幻想木星云层中存在漂浮移动的“下沉者（Sinkers）”、“漂浮者（Floaters）”和“掠食者（Hunters）”。而近日以康奈尔（Cornell）大学莉吉娅·科埃略（Ligia Coelho）为首的一个科研团队指出，在寻找外星生命的行动中，我们确实应当将云层视为潜在的生命栖息地。

想象中生活在木星上的“下沉者”、“漂浮者”和“掠食者”。

Adolf Schaller

“漂浮者”。

Adolf Schaller

一群“漂浮者”。

Adolf Schaller

“掠食者”。

Adolf Schaller

在系外行星上寻找外星生命的方法目前主要有两种。一是探测行星大气层中的特定气体，比如氧或甲烷；一是分析行星的光谱数据——尤其是当行星表面存在绿色植被时，光谱中会出现特殊的“红边”现象。但是天体生物学家通常会忽略行星大气中的云层，因为它会阻碍人们使用上述两种方法进行探测。

但云层却也有可能是生命的栖息地。地球高层大气中存在着多种微生物，比如纯洁杆菌（Modestobacter）、玫瑰单胞菌（Roseomonas）和微球菌（Micrococcus）等。它们生活在距离地面21000至29000千米的高度。为了能够承受紫外辐射，它们会分泌大量色素，这使它们能够呈现出极其鲜艳的颜色，比如粉色和黄色。

在光谱学中，鲜艳的颜色是最容易被检测到的。研究人员培养了这些从大气中分离出来的微生物，并在“湿润”和“干燥”两种状态下进行实验，对它们产生的色素进行分析。使用这种方法获得的数据，在本质上与太空望远镜观测系外行星时获得的数据类似。

根据这些数据，研究人员使用系外行星光谱模拟软件，建立了多种类地行星模型。其中包括“雪球世界”和“海洋世界”——二者都拥有大量的水，但前者大气极其干燥，而后者陆地稀少。研究人员将携带有各种微生物群落的云层加入到这些行星的大气中，然后对这些行星在各种情形下的光谱输出特点进行了观察。

结果显示，在“湿润”环境下，行星大气的谱线特征鲜明且清晰可辨；而“干燥”环境下行星大气的整体反射率更高。但与云中完全没有微生物的情形相比，二者都有明显差异。微生物的数量会对光谱特征的显著与否产生巨大影响，云量的多少却与其没有多少关联。模拟中，要使特征可供辨识，微生物必须占据行星云层的至少50%。

50%是个相当高的比例，却还远不及地球的水平。因此至少在理论上，我们能够在外星云层中探测到这些生物的光谱特征，只是这些云层所包含的生物比例必须相当高。

研究人员称，最重要的是，该研究为人们提供了一个生命光谱特征的数据库，可供未来观测时参考。

参考

How to spot life in the clouds on other worlds

https://astro.cornell.edu/news/how-spot-life-clouds-other-worlds

Colors of Life in the Clouds: Biopigments of Atmospheric Microorganisms as a New Signature to Detect Life on Planets like Earth

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae129a