鉴于我们在短期内不太可能拜访系外行星，天文学家一直在思考是否有可能从远处探测到简单生命存在的迹象——生物标记。许多人认为，外星生命的最有力证据将是同时发现氧气和甲烷。他们还认为，在绕恒星运行的类地行星上发现这种生物标记的可能性最大。
然而，希望在系外行星上搜寻这些生物标记的天文学家可能会失望。新的研究发现，我们无法确认这种标记实际上是外星生命造成的。结果表明，问题在于系外卫星的大气层与其所绕行星的大气层将难以区分。
寻找 E.T.
搜寻外星生命并非易事。天文学家首先要寻找一颗拥有行星的恒星。然后，他们必须确保至少有一颗行星在这颗恒星的宜居带内运行，宜居带是恒星周围可能存在液态水的区域。最后，他们必须记录下这颗明亮的恒星发出的、经过系外行星大气层后反射到系外行星上的微弱光线。
即使只有几个光子，这些微弱的光线与母星的光线相比，足以提供该行星大气层中化学成分的一些线索。我们所知的生命会产生两种自然情况下不会同时出现在大气层中的气体——光合作用产生的氧气和微生物产生的甲烷。
氧气和甲烷都可以独立地由非生命过程产生，因此它们单独存在几乎没有意义。科学家们正在寻找的是它们同时出现在一个天体的同一大气层中。如果这些反应性气体不是被生物不断补充，它们会相互反应，产生二氧化碳和水。因此，在没有大量生命源的情况下，我们不应该在同一个大气层中观察到它们。
虚假的希望
在发表于《美国国家科学院院刊》的新研究中，多伦多大学的 Hanno Rein 和他的同事们想知道是否有其他因素可以模仿这种生物标记。在处理潜在的假阳性信号（即显示生命迹象但实际上不存在生命）时，他发现了一个重大问题：系外卫星。Rein 发现，地球上的观测者将无法区分甲烷和氧气的迹象是来自单个天体，还是来自两个近距离的世界。
这种情况可能发生，因为就像地球有月球一样，系外行星也可能拥有系外卫星。虽然我们还没有发现系外卫星，但观察我们太阳系行星的各种卫星表明，系外卫星应该很多。然而，即使它们很多，系外卫星也很难被发现。
如果这两个天体都有大气层，并且系外行星的大气层中有氧气，而系外卫星的大气层中有甲烷（反之亦然），那么地球上的观测者就会记录到氧气-甲烷生物标记。这可能看起来是生命的证据，但实际上这两种气体都是由两个独立天体上的非生命过程产生的。由于它们无法相互反应，它们会积累到很高的水平。
徒劳的技术
Rein 说：“即使我们想出了寻找系外卫星的方法，考虑到到达我们的光线有限，我们也无法区分它们的大气层。”光线到达我们这里的这种基本限制被称为光子噪声。
Rein 将他的分析限制在绕恒星运行的类地行星的生物标记上，这是天文学家认为最有可能存在生命的组合。美国国家航空航天局（NASA）最近宣布，他们发现了一颗大小与地球相当的行星，距离不到500光年，尽管它所绕的恒星不是类日恒星。
虽然他们的分析可能看起来相当受限，并且包含许多假设，但这并不重要：对生物标记的解释必须是完美的。根据克兰菲尔德大学的 David Cullen 的说法，“这项研究似乎突显了一个在解释生物标记时需要考虑的实际问题，以及其他问题。”
Rein 本人对发现这种限制感到惊讶。然而，他以积极的眼光看待他的工作成果。他说：“发现这种限制告诉我们未来应该关注什么。与其局限于搜寻绕恒星运行的类地行星，不如拓宽我们的搜寻范围。”
这项研究表明，我们需要摆脱目前高度集中的外星生命搜寻模式。Rein 指出，随着恒星变得更暗或考虑更大的行星，消除这种假阳性生物标记的机会就会增加。也许外星生命不仅与地球上的生命不同，而且还存在于一个与地球不同的地方。
本文最初发表于The Conversation。阅读原文。
