聊点科学——寻找生命的痕迹(2)

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donau
楼主 (文学城)

居者有其屋。地球,当然是人类的屋。

所以生命的存在,第一要有类似地球这样一个实体行星。第二?提供生命得以延续或者说属于生命一部分的,水,而且要液体水。液体水存在的条件,是Planet既不能和它的星体离太远,也不能太近。

太阳系是很好的例子。

我们的地球轨道,恰恰在Mars和Venus中间,相对来说,离太阳更近的Venus在保持地球表面温度方面起着更重要的作用,它的存在的使地球可以被臭氧层包围。同时,如果地球轨道离太阳更近一些,则臭氧层温度会过高,地球上的液体水将被大量蒸发掉,远一点,那地球会温度过低以至于慢慢结冰,最终变成一个冰球。

现在这样,是不是也算人类运气?地球上恰好有适量的液体,气体和固体水。各种生物活动过程中产生的二氧化碳使地球散热没那么快的同时,又把射到地球上的太阳光挡一下,使地表温度没那么高,也就是常说的温室效应。印象里温室效应好像在媒体里出现大多是贬义,其实它很重要的。温室效应使地表平均温度保持在15°C,而理论计算结果是,如果没有温室效应,地表不会高于 -18°C。

同时已知的数据显示,地球慢慢在演化的过程中,地表经历过极严寒时期,如果没有温室效应,地球后来是不能保证合适生命存在的环境的。

人类是智慧生物,当然有逻辑有猜想。寻找生命的痕迹,总要有个大概的方向,不能闭眼瞎蒙。和我们处理日常中的麻烦一样的,做决定或者选择,多少拿点根据出来,自己的经验也好,从别人那里学来的知识也好。

二项分布?没人想50-50的,不然哪里来的上中下策之分。

如果一个行星上有生命体,最直接的猜测是,那么当然它的表面:1,有液体水。2,有合适的气温和气压。3,已经存在了几十亿年,从而使生命体有足够的时间空间演变进化。

太多条件要满足了。

很难啊?当然。生个孩子还要10月怀胎呢,中间哪一天不是提心吊胆?

这条路路先不说通不通,难走是一定的,退回来试试(很正常的科学实验思路)。假设一个行星上有生命体,无论现在时还是完成时,那么这些生命体不可能不留下痕迹,比如不是自然界能生成的甲烷的发现。因此,如果能了解行星周围的大气层成分,会是一个很好的indicator。

两个陌生人,相遇相识相知有多大可能?千万年之中,千万人之中?

更不要说慢慢3时空中的两个星球了。作为地球人,去找第二个有生命体的星球,没理由相信成功的可能比两个都活在同一个地球上的人相遇更容易。

不过呢,如果刻意,那会很大增加可能性的。嗯,条件概率。

刻意的意思,是使用特别方法,智慧生物人想出来的策略是,把观测集合缩小,控制样本空间。说好听点叫科学,通俗点叫直觉。

剩下的就是在选好的样本空间努力了。

也就是理论的帮助。当行星刚好通过它的星体正中时,其大气层会吞掉一部分星体的光,通过光谱分析,有可能得到大气层中各元素的成分。

这个方法被称为transit method,到目前为止,大部分exoplanet都是通过这个方法发现的。

样本量再缩小。

Focused on所有这些行星里,和地球相似度最大的那个。那种大气层包括水,氧气,甲烷,臭氧的行星——它们(应该)会有更高的概率有生命体。

人和人还不是一样。聊得来的,大半有类似的生活经历,共同感兴趣的话题,恨我所恨爱我所爱,知己知彼,不宣也能心照。

接着还要,(最好)和地球差不多大体积。

难度就是,地球那么大的exoplanet太难被发现了,倒退50年是不敢想的。感谢技术进步和人类智慧积累,造出的天文望远镜越来越大,功率越来越高,发现exoplanet难当然还是很难,不过已经不是不可能。

比如利用现在正当红的James-Webb-Telescope(JWT)。注意到这个蜂巢形图案了?二维空间拼接最节约边界材料的方式。

小学的知识了。

三维空间无缝隙拼接的保证截面最小的那个几何体,叫tetrakaidecahedron,我跟它斗了好几年。

JWT是第一个可以在红外光驱范围工作的望远镜,可以分析捕捉遥远星体,具体说是捕捉星体周围的大气成分,特别是臭氧。

臭氧和甲烷一样,不是自然界自己生成的,因此,它的存在也是生命体的存在的一个indicator。

安装在JWT上的特殊相机,可以滤掉行星星体的光,只留下行星的光波,也就是直接观测exoplanet和它的大气层。

哪些exoplanet是JWT的目标?这些。

Transiting Exoplanet Survey Satellite(TESS)是NASA的另外一个空间天文望远镜,在2018年4月18号升空,搜索空间范围是它的前辈Kepler Mission的400倍。到2022年11月5日,TESS已经识别出5,969颗exoplanet,其中268颗得到确认。

看上去很一般啊。当然,最好的电镜长得也一般啊,但是,其中的随便一毫米材料你拿掉试试?

剩下的工作,是由JWT对这268颗行星的大气层成分进行分析。



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FEVRE
生命体存在的条件, 只是基于地球上人类的认知。说不定不需要水,气,...
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polebear
太长了,先顶,晚上再细读
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donau
你说的当然有道理。不过最可能还是和地球类似啊不然范围更大更难找了
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donau
甭看了我都经常不知道自己写的是什么
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FEVRE
看那几张图就知道大概了,不用细看
d
donau
你看你这闲的。给你一个VIDEO去学习吧省的耽误大好青春

 

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FEVRE
不看任何video. 我是有原则的人
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donau
这特毛你不看亏死了
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FEVRE
我早就问过这个问题

颤音
太深奥
唐宋韵
我坚持认为,地球适于生命是宇宙的唯一,进化到智能生命是概率几乎为零的几乎不可能事件。10^23太小了。
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donau
你小孩甭想这么多复杂的东西。不好
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donau
没什么我也不懂
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donau
没问题啊。肯定不止你一个是这么想的。没什么
核桃小丸子
地球圈以内孕育生命靠水,十月怀胎婴儿还要泡在羊水里,地球以外,如果生命存在,水也许不是必要条件,但人类恐怕无法知道。
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FEVRE
所见略同 -- 都是英雄
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donau
这只是一种推测角度或者说被更多学者接受的。反正有人认为发现智慧生命是5年10以内的事有人说且着呢

这个项目,全部完成的计划是100年。

你要知道这种计划,延长多久都是可能的。我的一个项目,计划是6个月,结果做了两年半还多快三年。

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donau
我们普通人瞎猜没关系反正不用负责,放到科研上那就是得用钱堆。没点儿谱项目是通不过的。有谱后面追加的钱跟不上也没戏
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FEVRE
我们铺个水泥路都可以拖几年的
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donau
如果做决定,那很可能要讨论很久。一旦计划定下来修路这种我们这里是不会拖的

一般还会提前几天修好。因为做计划时已经?????Pulver 在里面了。但是盖楼啊什么的那种施工肯定会拖。这是我们这里的规矩

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donau
刚才没仔细看。吃菠菜的那个?
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FEVRE
上面有纹身的
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skycarrot1
其中的随便一毫米材料你拿掉试试,---读完感觉好像这个JWT是你做的:)
木有文化
我是坚持认为,宇宙中一定有其他的生命和文明
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donau
这个我没见过真的。不过制作最好的电镜的计算精度和材料成分精确的数量极我多少有点概念
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donau
我原来没这么肯定不过最近看了一些这方面的资料更倾向于相信这一点了
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jinjiaodw
氧气,水,合适温度是地球人的生存条件,外太空文明或许根本不需要这些条件