Credit：NASA
我們在宇宙中是孤獨的存在嗎？目前為止，地球是太陽系中唯一一個已知有生命存在的星球，但NASA依舊正在努力探測地外生命。
NASA正在探索太陽系及太陽系以外的宇宙空間，以助力解答關(guān)于地外生命的基本問題。從研究火星的可居住性，探測前景看好的具有液態(tài)海洋的星球，例如土衛(wèi)六泰坦（Titan）和木衛(wèi)二歐羅巴（Europa），到發(fā)現(xiàn)圍繞遙遠恒星運轉(zhuǎn)的大小與地球相近的行星，NASA的科學(xué)任務(wù)正凝聚合力，旨在找到關(guān)于地外生命的明確跡象（該科學(xué)領(lǐng)域被稱作天體生物學(xué)）。
通過天體生物學(xué)研究，NASA投入時間精力和資金來研究地球上生命的起源、進化和極限。這項研究工作對于明確將地外生命探測的關(guān)注點聚焦在哪里至關(guān)重要。隨著NASA對太陽系的不斷探索，我們對地球上的生命和其他星球上存在生命的可能性的理解也隨著許多新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)而不斷發(fā)生改變。對地球上極端環(huán)境中的生物體的研究，如從南極洲的極地高原到海洋深處，都強調(diào)了我們已知的生命具有高度適應(yīng)性，但這些生命并不總是很容易被發(fā)現(xiàn)。搜尋生命需十分謹(jǐn)慎，并以天體生物學(xué)研究過程中獲取的知識為基礎(chǔ)。即便如果有生命存在，我們也可能尚不知道如何對其進行識別。
深入了解NASA地外生命探測的過去、現(xiàn)在和未來 過往任務(wù)
維京1 號和2 號（Viking 1 and 2 ）
Credits: NASA/JPL
45年前，“維京計劃”成為美國第一個在安全著陸于火星表面的任務(wù)，從而在歷史上占有了一席之地。
維京1號和2號各由一個軌道飛行器和一個著陸器組成，是NASA首次嘗試在地球以外的星球上探測生命，因此也是第一個致力于天體生物學(xué)的任務(wù)。該任務(wù)的生物學(xué)實驗揭示了火星土壤中意料之外的化學(xué)反應(yīng)，但沒有提供明確的證據(jù)證明著陸點附近有活體微生物存在。
伽利略號（Galileo ）
Credits: NASA/JPL
NASA的伽利略號木星探測器圍繞木星運行了近8年，并對木星的所有主要衛(wèi)星進行了近距離飛掠。 伽利略號傳回的數(shù)據(jù)繼續(xù)影響著天體生物學(xué)，尤其是發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二歐羅巴這顆冰冷衛(wèi)星含有地下海洋且其蓄水量比地球上的水資源總量還多的相關(guān)證據(jù)。這些發(fā)現(xiàn)也擴大了在太陽系傳統(tǒng)宜居帶之外尋找宜居環(huán)境的范圍。宜居帶是指一顆恒星周圍一定距離的范圍,在這一范圍內(nèi)水可以以液態(tài)形式存在。
卡西尼號（Cassini ）
NASA/JPL-Caltech
十多年來，卡西尼號太空船向我們展現(xiàn)了關(guān)于土星及其冰冷衛(wèi)星的奇跡，帶我們領(lǐng)略了令人驚訝的星球樣貌，擴大了我們對存在生命可能性的星球類型的了解。
天體生物學(xué)家首次得以透過土衛(wèi)六的濃厚大氣層，對其表面開展研究，并在土衛(wèi)六表面發(fā)現(xiàn)了充滿液態(tài)碳氫化合物的湖泊和海洋。天體生物學(xué)家們正在研究這些液態(tài)碳氫化合物對土衛(wèi)六上的存在生命生命的可能性而言究竟意味著什么?？ㄎ髂崽栠€探測到了從土衛(wèi)二恩克拉多斯（Enceladus）上活躍的冰噴泉噴出的冰水柱，并在羽流噴發(fā)物中發(fā)現(xiàn)了關(guān)于鹽水和有機物的證據(jù)。這提出了關(guān)于土衛(wèi)二表面下是否可能存在宜居環(huán)境的問題。
勇氣號（Spirit）和機遇號（Opportunity）火星車
Credits: NASA/JPL-Caltech
NASA的雙胞胎火星車“勇氣號”和“機遇號”于2003年發(fā)射，旨在尋找火星上是否有水存在或曾經(jīng)是否有水存在。這兩個火星車最初預(yù)計的工作壽命只有三個月，但實際上它們的運行時間卻遠遠超過了最初預(yù)期，堅持?jǐn)?shù)年在火星上收集數(shù)據(jù)。2010年3月22日，勇氣號傳回最后一個信號，自此停止了工作。 2019年6月14日，NASA宣布“機遇號”探測器退役。
“勇氣號”和“機遇號”任務(wù)是證明火星表面曾經(jīng)存在液態(tài)水的第一個任務(wù)，液態(tài)水是生命的關(guān)鍵成分。這兩個火星車的發(fā)現(xiàn)塑造了我們對火星地質(zhì)和過去環(huán)境的理解，重要的是表明火星的古代環(huán)境可能曾經(jīng)適合生命的存在。
開普勒望太空望遠鏡（Kepler）K2任務(wù)
Credits: NASA
NASA的第一個行星獵取任務(wù)，開普勒太空望遠鏡任務(wù)，為我們在太陽系及太陽系之外的宇宙空間尋找生命鋪平了道路。開普勒太空望遠鏡任務(wù)的一個重要部分是在遙遠的恒星周圍發(fā)現(xiàn)了地球大小的行星。
經(jīng)過9年的深空探測，開普勒太空望遠鏡收集的數(shù)據(jù)表明宇宙中可能隱藏著數(shù)十億顆行星，甚至可能比恒星的數(shù)量還多。NASA于2018年10月30日宣布，開普勒終于結(jié)束了它的任務(wù)，正式退役。它發(fā)現(xiàn)了2600多顆系外行星，其中許多行星有可能存在生命。
斯皮策太空望遠鏡（Spitzer）
Credits: NASA
斯皮策太空望遠鏡于2003年發(fā)射升空，在紅外光下研究宇宙已經(jīng)超過16年，漸漸發(fā)展為研究系外行星的重要工具。斯皮策標(biāo)志著行星科學(xué)進入了一個新時代，它是第一批直接觀測太陽系外行星光線的望遠鏡。這使得科學(xué)家們能夠研究系外行星大氣層的組成，甚至這些行星上的天氣。
斯皮策的紅外儀器使科學(xué)家得以窺視光學(xué)望遠鏡無法探測到的宇宙空間，包括充滿塵埃的“恒星苗圃”、星系的中心和新形成的行星系統(tǒng)。斯皮策的紅外線眼睛還使天文學(xué)家得以看到太空中較冷的天體，如褐矮星（褐矮星被稱為“失敗的恒星”，由于質(zhì)量不足無法成為燃燒的恒星，但其質(zhì)量仍遠大于太陽系最大的行星木星）、系外行星、巨大的分子云，以及可能掌握其他行星上生命秘密的有機分子。斯皮策太空望遠鏡任務(wù)于2020年1月結(jié)束。
當(dāng)前任務(wù)
哈勃空間望遠鏡（Hubble）
Credit: NASA
自從1990年發(fā)射以來，哈勃空間望遠鏡對天體生物學(xué)做出了巨大貢獻。天文學(xué)家利用哈勃望遠鏡首次測量了系外行星的大氣成分，正努力識別系外行星大氣中的成分，如鈉、氫和水蒸汽。通過對年輕恒星周圍的塵埃和“碎片”圓盤的研究，哈勃望遠鏡也為行星的形成提供了線索。
哈勃望遠鏡的貢獻并非全都涉及系外行星，它還被用來研究太陽系內(nèi)的天體，包括小行星、彗星、行星和衛(wèi)星，例如木衛(wèi)二和木衛(wèi)三。哈勃望遠鏡為太陽系及太陽系外存在生命的潛力提供了寶貴的洞察力。
火星大氣與揮發(fā)物演化任務(wù)軌道飛行器（MAVEN）
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center
NASA火星大氣與揮發(fā)物演化任務(wù)于2013年11月發(fā)射，并從2014年9月起圍繞火星運行。自那時起，該任務(wù)為了解火星大氣和氣候的歷史做出了根本性貢獻。
天體生物學(xué)家正在利用這些大氣數(shù)據(jù)更好地了解火星上的水是何時消失以及如何消失的，并確定火星歷史上最有可能在行星表面存在宜居環(huán)境的時期。
火星奧德賽號（2001 Mars Odyssey）
Credit: NASA
火星奧德賽號于2001年4月7日發(fā)射升空，服役至今，是這顆紅色星球上壽命最長的航天器。二十年來，它幫助定位冰層、評估著陸點，并研究火星的神秘衛(wèi)星。
奧德賽號繪制了關(guān)于火星的第一張全球地圖，顯示構(gòu)成火星表面的許多化學(xué)元素和礦物的數(shù)量和分布情況，幫助天體生物學(xué)家確定火星環(huán)境的演變及其存在生命的可能性。
火星勘測軌道飛行器（MRO）
Credits: NASA
NASA的火星勘測軌道飛行器正在尋找水在火星表面長期存在的證據(jù)。雖然根據(jù)其他火星任務(wù)顯示，火星歷史上，其表面曾經(jīng)存在流動的液態(tài)水，但液態(tài)水是否曾經(jīng)存在足夠長的時間以為生命提供宜居環(huán)境，卻依然是個謎。
來自火星勘測軌道飛行器的數(shù)據(jù)對于天體生物學(xué)家研究火星歷史上以及當(dāng)前的潛在宜居環(huán)境至關(guān)重要。此外，這些研究對建立火星的氣候模型也非常重要，并可用于比較行星學(xué)（comparative planetology）研究，以了解環(huán)繞遙遠恒星的系外行星上的宜居性。
好奇號（Curiosity）火星車
NASA/JPL-Caltech/MSSS
好奇號火星車正在研究火星歷史上是否曾經(jīng)擁有足以支持微生物存活的宜居環(huán)境。換句話說，其任務(wù)旨在通過研究火星的氣候和地質(zhì)特征，來確定火星是否具備生命所必需的所有成分，如水、碳和能量來源。
自好奇號于2012年登陸火星以來，已經(jīng)過去了近9年。在這期間，這位“機器人地質(zhì)學(xué)家”源源不斷地向科學(xué)家們提供著它的新發(fā)現(xiàn)。 好奇號提供的證據(jù)表明，三十多億年前蓋爾隕石坑中曾經(jīng)充滿淡水湖泊?；鹦巧系暮春偷叵滤掷m(xù)存在了數(shù)百萬年，并含有生命所必需的所有關(guān)鍵元素，表明火星曾經(jīng)曾經(jīng)是宜居的。
凌日系外行星勘測衛(wèi)星（TESS）任務(wù)
Credits: NASA
凌日系外行星勘測衛(wèi)星任務(wù)是尋找太陽系外行星（包括那些可能支持生命存在的行星）的下一步。凌日系外行星勘測衛(wèi)星于2018年發(fā)射，是世界上第一個全天域普查太陽系外行星的天文衛(wèi)星，計劃巡視20萬顆太陽附近最明亮的恒星，并為成千上萬顆系外行星編目。
截至目前，凌日系外行星勘測衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了120多顆已確認的系外行星和2600多顆待確認候選行星。該“行星獵人”將繼續(xù)尋找新的系外行星目標(biāo)，并且NASA即將發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將對這些系外行星進行進一步詳細研究。
毅力號火星探測器（Perseverance Mars Rover ）
Credits: NASA/JPL-Caltech
NASA最新的“機器人天體生物學(xué)家”毅力號火星探測器于2021年2月18日成功降落在火星表面上，開啟了火星探索的新時代。毅力號將搜索古代微生物生命的跡象，這將進一步推進NASA關(guān)于火星過去宜居性的探索。
這次任務(wù)真正的與眾不同之處在于，毅力號探測器配有一個鉆機用來鉆取火星巖石和土壤的巖芯樣品，這些樣品將被儲存在密封管中，供未來的火星樣本返回任務(wù)提取，并運回地球進行詳細分析。
即將到來的任務(wù)
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope ）
Credits: NASA
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡預(yù)計將于2021年年底發(fā)射，屆時它將成為未來十年間的主要空間科學(xué)天文臺。韋伯望遠鏡是一臺大型紅外望遠鏡，具有6.5米的主鏡。
韋伯望遠鏡的觀測結(jié)果將被用來研究宇宙歷史的每一個階段，包括太陽系的行星和衛(wèi)星，以及有可能在類地外行星上支持生命的遙遠太陽系的形成。韋伯望遠鏡還將能夠?qū)@其他恒星運行的行星的大氣層進行詳細觀測，以尋找太陽系以外的類地行星上生命的構(gòu)成要素。
歐羅巴快船（Europa Clipper）任務(wù)
Credits: NASA
木衛(wèi)二歐羅巴可能具有孕育生命的潛力，根據(jù)有力證據(jù)顯示，木衛(wèi)二冰殼下存在液態(tài)水海洋。歐羅巴快船任務(wù)將對木衛(wèi)二進行詳細偵察，并調(diào)查這顆冰冷的衛(wèi)星及其內(nèi)部海洋是否具備適宜生命存在的條件。任務(wù)預(yù)計于2024年發(fā)射，屆時將有一艘航天器被發(fā)射到木衛(wèi)二并在衛(wèi)星軌道上停留數(shù)年，以便木衛(wèi)二進行詳細調(diào)查。
雖然歐羅巴快船任務(wù)將調(diào)查木衛(wèi)二及其內(nèi)部海洋是否具備適宜生命存在的條件，但實際上它并不是一個生命探測任務(wù)。了解木衛(wèi)二的宜居性將有助于科學(xué)家更好地了解地球上的生命如何演化發(fā)展，以及在地球之外發(fā)現(xiàn)生命的可能性。
飛往泰坦的蜻蜓（Dragonfly）任務(wù)
Credits: NASA/JHU-APL
蜻蜓任務(wù)將派旋翼飛機飛往土衛(wèi)六泰坦，土衛(wèi)六是土星最大的衛(wèi)星，含有豐富的有機物質(zhì)。蜻蜓任務(wù)計劃于2027年發(fā)射，于2034年抵達，并將對土衛(wèi)六周圍有希望的地點進行取樣和調(diào)查，進一步推進NASA關(guān)于構(gòu)成生命的基本要素的探索。
這項革命性的任務(wù)將探索不同的地點，尋找土衛(wèi)六和地球上常見的生物起源前的化學(xué)過程。
土衛(wèi)六是早期地球的類似天體，可以提供關(guān)于生命如何在地球上出現(xiàn)的線索。
南希·格雷斯·羅曼空間望遠鏡（Nancy Grace Roman Space Telescope）
Credits: NASA
羅曼空間望遠鏡預(yù)計將于21世紀(jì)20年代中期發(fā)射，其可成像的太空區(qū)域比哈勃空間望遠鏡大200倍，能夠以更少的觀測時間捕捉到更多的太空。 除了突破性的天體物理學(xué)和宇宙學(xué)之外，羅曼空間望遠鏡上的主要儀器：寬視場儀器（Wide Field Instrument），還擁有豐富的系外行星科學(xué)功能。該設(shè)備將對銀河系內(nèi)部進行微透鏡觀測，預(yù)計觀測識別超過100,000顆凌星系外行星。
望遠鏡還將配備了“星鏡”：技術(shù)演示日冕儀，可以阻擋來自恒星的強光，使天文學(xué)家能夠直接對圍繞恒星運行的巨型行星進行成像。該日冕儀將為未來對附近恒星宜居帶中較小的巖石行星進行成像和定性的任務(wù)所需的技術(shù)提供首次空間演示。此外，該日冕儀將進行觀測，助力發(fā)現(xiàn)太陽系以外的新行星，并進一步推進關(guān)于有宜居可能性的太陽系外行星的研究。
欲了解關(guān)于NASA天體生物學(xué)任務(wù)的更多信息請戳閱：
https://astrobiology.nasa.gov/
來源：
https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-search-for-life-astrobiology-in-the-solar-system-and-beyond
