我们在宇宙是孤独的吗？NASA呼吁建立新框架

我们如何理解与寻找生命有关的新科学成果的重要性？我们什么时候才能说，“是的，已经发现了外星生命？” 

NASA 科学家正在鼓励科学界建立一个新框架，为与寻找生命相关的发现提供背景。他们在《自然》杂志上写道，他们建议创建一个用于评估和组合不同证据线的量表，最终会导致回答最终问题：我们在宇宙中是孤独的吗？   

在该 机构首席科学家吉姆格林领导的新文章中，美国宇航局的一个小组提供了一个样本量表，用作任何可能使用它的人（例如科学家和传播者）进行讨论的起点。他们设想了一个以数十年天体生物学经验为基础的尺度，该领域探索地球上生命的起源和其他地方生命的可能性。  

“拥有这样的规模将帮助我们了解我们在特定地点寻找生命的位置，以及帮助我​​们完成该任务的任务和技术的能力，”格林说。 

该规模包含七个级别，反映了蜿蜒、复杂的台阶楼梯，这将导致科学家宣布他们已经发现了地球以外的生命。作为一个类比，Green 和他的同事指出了技术准备水平量表，这是 NASA 内部用来评估航天器或技术飞行准备程度的系统。在这个范围内，诸如火星直升机 Ingenuity 之类的尖端技术从想法开始，然后发展成为创造历史的太空任务的经过严格测试的组成部分。  

作者希望在未来，科学家们将在已发表的研究中指出他们的新天体生物学结果如何适应这样的规模。记者也可以参考这种框架，在有关新科学成果的报道中为公众设定期望，这样小步骤就不会显得是大跃进。   

“直到现在，我们让公众认为只有两种选择：要么是生命，要么不是生命，”位于华盛顿美国宇航局总部的美国宇航局天体生物学项目负责人、研究合著者玛丽沃伊特克说。“我们需要一种更好的方式来分享我们发现的兴奋，并展示每个发现如何建立在下一个发现之上，以便我们能够带领公众和其他科学家一起踏上旅程。” 

每次漫游车或轨道飞行器发现水曾经在火星上流动的证据时，都会令人兴奋。每一项新发现都向我们表明，火星过去的气候与地球相似，这颗红色星球可能曾经支持过生命存在。但这并不一定意味着那里曾经有过任何生活，或者现在有任何东西生活在那里。发现围绕太阳外恒星运行的岩石行星，尤其是那些表面可能含有液态水的行星，同样令人着迷，但它们本身并不能证明地球外存在生命。那么我们如何在上下文中理解这些观察结果呢？

所有的科学都是一个提出问题、提出假设、开发新方法来寻找线索并排除所有替代解释的过程。任何个体检测都不能完全用生物学过程来解释，必须通过后续测量和独立调查来确认。有时，仪器本身存在问题。其他时候，实验根本没有发现任何东西，但仍然提供有价值的信息，说明什么不起作用或哪里不该看。 

天体生物学也不例外。该领域探索了一些任何人都可以提出的最深刻的问题，关于我们的起源和在宇宙中的位置。随着科学家们越来越多地了解地球上不同环境中与生命相关的信号种类，他们可以创造和改进在其他地方寻找类似迹象所需的技术。  

虽然量表的确切细节会随着科学家、传播者和其他人的权衡而发展，但 Nature 文章提供了一个讨论的起点。 

在该量表的第一步，即“1 级”，科学家将报告生命特征的暗示，例如生物相关分子。一个例子是未来对火星上可能与生命有关的某些分子的测量。上升到“2 级”，科学家们将确保检测不受地球上被污染的仪器的影响。在“第 3 级”，他们将展示如何在模拟环境中发现这种生物信号，例如地球上的一个古老的湖床，类似于毅力号火星车的着陆点 Jezero Crater。 

为了在规模中间增加证据，科学家们将用有关环境是否可以支持生命的信息来补充这些初步检测，并排除非生物来源。特别是对于火星，从火星返回的样本可以帮助取得这种进展。Perseverance 将很快收集和存储样本，目标是未来的任务有朝一日将它们送回。由于地球上的不同团队将有机会使用各种仪器独立验证火星样本中的生命迹象，因此他们的证据组合可以达到“6 级”，这是规模上的第二高。但在这个例子中，为了达到 7 级，科学家最确定他们在火星上发现生命的标准，可能需要对火星的不同部分进行额外的任务。  

“实现最高水平的信心需要更广泛的科学界的积极参与，”作者写道。 

这个尺度也适用于太阳系以外的发现。 系外行星，即太阳系外的行星，据信数量超过银河系中的 3000 亿颗恒星。但是，与气态巨行星相比，小型岩石行星更难从远处研究。未来的任务和技术将需要分析地球大小行星的大气层，这些行星的温度与地球相似，为我们所知的生命接收足够的星光。今年晚些时候发射的詹姆斯韦伯太空望远镜是该领域的下一个重大进展。但可能需要更灵敏的望远镜才能探测到表明生命存在的分子组合。   

在太阳系外的一颗系外行星的大气中探测氧气，将是寻找生命过程中的重要一步。我们将氧气与生命联系起来，因为它是由植物制造的，我们呼吸它，但也有产生氧气的地质过程，所以它本身并不能证明生命。为了在尺度上向上移动，一个任务团队可以证明氧气信号没有被地球反射的光污染，并研究地球大气的化学成分以排除地质解释。支持生命的环境（例如海洋）的其他证据将支持这个假设的行星有人居住的情况。 

研究系外行星的科学家们渴望找到氧气和甲烷，这是地球大气中代表生命存在的气体组合。因为除非存在两种气体的生物来源，否则这些气体会导致相互抵消的反应，所以找到这两种气体将是一个关键的“4 级”里程碑。  

为了达到第 5 级，天文学家需要对一些生命迹象进行第二次独立探测，例如带有暗示森林或藻类的颜色的行星的全球图像。科学家们需要额外的望远镜或长期观察，以确保他们在系外行星上发现了生命。    

研究作者强调，规模不应该被看作是一种竞争。该量表强调了基础工作的重要性，许多 NASA 任务没有直接检测可能的生物信号，例如在表征其他行星体的环境方面。 

即将到来的任务，例如欧罗巴快船（Europa Clipper，这是一艘在本十年晚些时候前往木星冰冷卫星欧罗巴的轨道飞行器）和蜻蜓（将探索土星的卫星泰坦的八角飞行器），将提供有关某天可能会发现某种形式生命的环境的重要信息。  

“通过每次测量，我们可以更多地了解生物和非生物行星过程，”Voytek 说。“寻找地球以外的生命需要科学界的广泛参与和多种观察和实验。在一起，我们可以更加努力地寻找我们并不孤单的线索。” 

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