@ 2019.02.22 , 14:00

通过检测行星地表的植物反射光来发现外星生命

新发明的光学仪器可以用来发现地外行星上的生命迹象。

工作原型设备——被称为TreePol分光偏振计——是荷兰阿姆斯特丹自由大学(Vrije Universiteit Amsterdam)的生物学家Lucas Patty多年研究的成果。如果他的理论设想成真,圆偏振光最终将成为指向外星生命的线索。

在新论文和之前的博士论文里,Patty描述了生物系统中的手性(或分子手性)现象如何影响它们反射光的方式,导致反射光出现分数圆偏振,这“构成了一种明确的生物印记”。

Patty在2015年开启了关于生物指示标记的研究,对实验室中的常春藤和榕树叶子测试了检测反射光偏振的仪器。

在进一步的实验中,他尝试将TreePol分光偏振计应用到更现实的场合——将设备架设在屋顶上,看看它是否能检测到附近大学橄榄球场的草地。

结果令人惊讶,仪器没有检测到任何信号!但好消息是,不是他的发明有问题。

“原来那些人在人造草坪上比赛!”Patty长出了一口气。

因为人造草不是真正的植物,所以在分子水平上没有表现出同手性(这意味着所有的分子都应该具有相同的手性),它不会产生TreePol分光偏振计能接受到的信号,就像死掉的植被一样。

然而,活着的植物和树木确实会产生圆偏振光,经过Patty的测试,该设备可以成功识别出数公里远外的圆偏振光信号。

这听起来有点厉害得过分,但研究生命遥感的科学家之前也开发出过类似的系统。

根据Patty的说法,这种技术有朝一日能够帮助研究人员完成许多实际的工作,比如用飞机或卫星监测农作物,但更为恢弘的目标,太空才是我们的归宿。

“在天体生物学的背景下,生物分子的圆偏振化是一种强大的生物指示标记,”Patty和同事在一篇尚未经过同行评审的新论文中给出了解释——论文已提交给《天体生物学》杂志,“与其他地表上的生物标记相比,非生物物质不会产生明显圆偏振光信号,因此不会出现误报。”

相关技术还需要进一步完善以提高效率,未来还有很多工作要做,但原则上,研究人员认为这可能是天体生物学上的一座重要的里程碑。

“我们的研究肯定了圆偏振光的潜在重要性,它既可作为从远处检测外星生命是否存在的手段,也可作为一种监测地球植被的有价值的远程适用工具。”该团队解释说。

“后面重要的部分是将这些结果应用到具有真实结构(如不同地表和云)的地外行星模型上,而未来的实地和实验室研究应继续探索该技术的功能多样性和发展潜力。”

最新论文可以在arXiv.org上查看。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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