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2019年诺奖得主奎罗兹:在火星寻找生命体,是太阳系外探索的起点

2020/7/29 21:03:28 来源:原创 浏览:

编者按

在近日刚刚落幕的世界顶尖科学家协会(WLA)与央视新闻合作推出的太空论坛系列第一期《和诺奖科学家谈深空探测》节目中,五位诺贝尔物理学奖得主齐聚线上,贡献了精彩绝伦的对宇宙探索的大讨论和畅想。

WLA与央视新闻合作推出的太空论坛系列第一期的直播场景。图|CCTV NEWS

本篇为大家带来的是2019年诺贝尔物理学奖得主迪迪埃·奎罗兹的个人演讲。迪迪埃·奎罗兹(Didier Queloz,出生于1966年),瑞士天文学家,因与瑞士天文学家马约尔发现了第一颗已知的环绕类太阳恒星运行的太阳系外行星而获得2019年诺贝尔物理学奖。

从天文观去探寻宇宙中的生命

Astronomy perspectives about searching for life in the Universe

我的导师马约尔和我因为发现了系外行星飞马座51b (51 Pegasi b)而共同获得了2019年的诺贝尔物理学奖。

2019年诺贝尔物理学奖授予了吉姆·皮布尔斯(James Peebles)、米歇尔·马约尔(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)来表彰他们对宇宙演化和地球在宇宙中的位置的理解所做出的贡献。图|Niklas Elmehed

但是这颗系外行星我并不会认为适合我们来寻找生命体。因为实际上这个行星表面的温度是非常不适宜人类居住的,它的表面超过了1000度,在某种程度上来说它比较接近木星,都有巨大的气体。

艺术家笔下的飞马座51b。它正在绕着它的母恒星运行。图|Seth Shostak/SPL

我们现在正在进行的讨论真的会让人热血沸腾。首先,我现在就可以真切地体会到这种太空发射的激动,因为我本人在去年12月就参加了一个被称之为‘Cheops’的太空探测项目,和现在中国正在进行的‘天问一号’有点像,但是当然规模小多了,也没有这么宏大的愿景。但是我仍然觉得看着它发射的时候是一个非常非常有趣的时刻。

欧洲Cheops太空望远镜已经发射,用于研究太阳系外的行星。图|BBC

其实发射的时候并没有太多的科学牵涉其中,主要是情感上的东西。我看到这么多复杂的设备都被推到了一个需要我们好好去控制的巨大的火箭中。

所以我真诚希望中国的这个非常棒的项目一切顺利。火星真的是一个非常令人惊奇并且适合探索的星球,因为就和大家都多次提到的一样,火星和‘宇宙中是否存在其他的生命体’这个问题有非常深的联系。

地球上的生命起源和宇宙中的生命的问题有强烈的联系。而火星恰好是一个很合适的案例供我们探索。这个案例可以提供很多细节上让人类研究。并且事实上对于火星这个单个案例的研究内容也在不断地进化和丰富。当然,我们也可以说现在有很多的可能性我们或许会在其他的星球上找到生命。

这个时候我们就需要去做平衡,也就是在这两者之间去取平衡既可以帮助我们探索宇宙中的生命,又可以帮我们更好地认知为什么在这个星球中会有这样的生命。

我认为这两个研究是相互关联的,通过探索火星,我们也在更好地理解自己,也在更好地认识地球上的生命。现在最让我着迷的是,最近我们在基于对地球生命的研究上,在生命起源的问题上有了相当大的进展。

两项新发表的研究揭示了遗传密码如何在两个不同的阶段发展来帮助原始化学物质进化成细胞的。图|SciTechDaily

以往我们都是从生物的角度在研究生命,但是呢,我们最近的化学尤其是运算化学领域有了一些新的进展,尤其是现在研制出来的分子化学,还有分子生物学的新进展和复杂的仪器都引领着我们找到了新的关键的方法。

现在,我们在实验室中有了更多的探索的可能,这些都是让人着迷的新进展,我们开始逐渐把点连成线了,我们开始看到生命它也是一种化学的演进进程。但在它成为生命之前,这些地球生物学的变化过程,也成为了我们关注的一个焦点。

同时我们也需要考虑天体回旋的层面,那么我们现在看到有很多的前期的这些进展,对于生命都是必不可少的,那比如说前期我们在宇宙学的一些探索,一些宇宙的变化,是生命前期的一个准备工作,或者你可以把它看作是筹备期,就是对生命必需的要素,比如水就是离不开宇宙的变化的。

NGC 6302,又被称为“蝴蝶星云”,一个两极膨胀的死亡恒星的死亡罩,也是我们太阳70亿年后的命运。图|Hubble Space

除此之外,围绕着恒星运转的这一些行星的研究,对于我们来说是很关键的,因为本身恒星在生命出现的过程中发挥了重要的作用,那么很多能量的来源都是追溯到恒星之上的,那么它也成为了生命起源的一部分,这一系列的因素都是联合在一起的。

最近我们得到了化学界进展的一个新的突破,因为化学界他们解释,有可能生命的来源不是来自于海底,而是来自于地球的表面,而这个理念一方面是来自于比如说对于我们人类氨基酸的一些基础构成的分析,但同时它也让我们有一些理论进行了验证,因为在现在的化学界的一个研究中,尤其是地球表面的这些化学变化,让我们开始看到有很多的这些留在地球表面的标记,都可以成为我们地质研究的素材。

我们到火星上也是一样,我们会追踪这一些痕迹,然后我们会寻找这一些地质物理的这些证据,然后去更好的研究是不是能够在火星上找到生命起源这些化学层面的证据。

而且在实验室中,在化学这个领域我们可以做很多的实验,我们还可以在一定的条件下,去对这一些跟地球环境不一样的环境之下对一些地质物理的要素做实验,来让我们更好地去实验人类能不能去适应跟地球不一样的环境,比如说人能不能有可能在火星上生存,甚至我们有没有可能在月球上生存。

宇宙。图|phys org

在太阳系中还有非常多令人着迷的地方,本身金星也是很有价值的,当然就目前来看的话,它并不是一适宜人类去进行星际旅行或者居住的地方。因为它太热了,并且有非常巨大的气压,而且包括酸性的大气环境是不适合人类生活的,但是我们依然可以把金星作为一个很好的研究素材,比如说它有没有水的迹象,有没有可能有生命的活动,这些都是我们值得研究的。

金星。图|New York Post

而且要去金星,其实是不难去的,而且从重力作用来考虑的话,去金星比去火星要更容易,而且除此之外,我们还说到了卫星的潜力,包括木卫二,包括土卫六,他们提供的是完全不同的环境,更多研究的不是它的星球表面,而是它的地下的水和冰的可能性,所以我们通过找到不同的理论,然后再去找到方法验证这些理论,是非常有趣的,与二十年相比,我们现在有了非常多的新进展,有了更多的机制可以让我们去检测,当然我们还没有办法去像太阳系这样去研究其他的恒星系统,很有可能我们永远都没有办法走出太阳系,走到别的恒星系统中去。

但是我们还是可以通过远程的传感来去进行观测,我们其实从地球上已经做了很多太空的观测了,而且这种远程的观测可以给我们打开新的窗口,因为有很多的行星有非常多的多元性,让我们看到这些不同的行星上它的这种化学条件的多元性,那么这些都是我们值得研究的,首先有一些元素,它是不是水呢?我们怎么样去验证?然后我们要判断这个星球上需要有哪些特定的条件才能有水呢?

因为水是很关键的因素,而且二氧化碳和水之间有没有关系,因为我们知道很多关注的行星上面,都有大量的二氧化碳,我们有没有可能去沿着二氧化碳来作为一个起点去做研究,然后在大气中是不是生物作为我们理解的起点,我们现在已经进入到了一个非常令人着迷的时期,因为我们其实看到了很多的,有研究黑箱,这里面有很多的哲学的提问,有各种各样的假想,我们现在可以把这些假想和问题拿到实验中做验证,这样我们就可以去验证我们的这些理论和假设是不是有事实支撑的。

所以对于火星的进一步探索,会让我们的进展更进一步,让我们以在火星上有没有生命作为我们的起点,这样我们未来就可能拓展到知道在其他的恒星系统中有没有生命。

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