在寻找遥远世界中的生命时，天文学家正在利用一个巨大而近在咫尺的工具——我们自己的月球。
去年月全食期间，天文学家将哈勃太空望远镜对准了我们的月球，月球充当了一个巨大的月球反射镜。这是太空望远镜首次捕捉到月全食，这项研究甚至可能帮助我们在宇宙其他地方寻找生命。
与月球位于太阳和地球之间、阻挡阳光的日全食不同，在月全食期间，是我们的地球从太阳和月球之间穿过。当地球挡住月球看到太阳的光线时，只有极少量阳光能够穿过地球大气层，在月球表面投下阴影。
哈勃望远镜对这场宇宙钟表机制的观测是首次，其细节在本周发表于《天文杂志》的一项研究中得到了阐述。
“我们想把地球当作一颗系外行星来对待，并以前所未有的方式观测地球光谱的一部分，”参与撰写这篇科学论文的美国宇航局戈达德太空飞行中心科学家 Giada Arney 表示。“这样，这项技术就可以应用于未来的实际系外行星观测。”
地球是寻找其他行星上生命体的完美且唯一的类比。研究人员意识到，从月球反射的光会与他们目前正在寻找的类似：即一颗遥远行星在其宿主恒星前方凌日时，透过其大气层照射出来的光线。Arney 表示，这与当地球发生月食时的几何形状相似。换句话说，研究人员希望了解，如果一个外星观察者从数光年外观察地球，我们的地球会是什么样子。
得益于哈勃望远镜的观测，科学家们在月食期间能够解析出一种关键化学物质：臭氧。此前检测地球臭氧层的方法都是从地面进行的，会受到我们大气层其他部分造成的干扰。从其独特的太空视角，哈勃通过扫描月食期间从月球反射的紫外光，消除了这种干扰。臭氧是由三个氧原子结合而成；当太阳紫外线照射分子氧（O2）时，会将其重排成三个原子，形成臭氧。臭氧层是由大量臭氧分子组成的巨网，可以作为太阳紫外线辐射的保护盾。
臭氧的存在通常是生命的直接证据——例如，地球上的植物通过光合作用呼出分子氧，然后在大气中转化为臭氧。因此，Arney 补充道，如果我们能在系外行星的大气中发现臭氧，这可能表明那里也存在光合作用。
“哈勃的这些新观测表明，足够强大的天文观测设备将能够识别出遥远类地行星在其宿主恒星凌日时光谱中的臭氧指纹，”加州大学河滨分校天体生物学助理教授 Edward Schwieterman 表示，他并未参与该研究。“这项研究为该领域做出了重要贡献，因为此前对地球透射光谱的观测主要集中在近红外区域，而臭氧吸收在那里不太明显。”
当然，我们已经知道地球周围有臭氧层。但这项新研究代表了迄今为止对该分子最强的探测。哈勃能够观测光谱中的紫外光部分，而这部分光会被我们的大气层吸收，地面望远镜无法观测到。
这项新观测也是未来系外行星观测的概念验证。根据 Arney 的说法，新数据现在是我们的“地面实况”，或者说是一种预期基准，研究人员希望根据这个地面实况来检验他们的模型。
Arney 说：“总有一天，我们将观测到我们不知道地面实况的系外行星。通过像这样的研究，我们可以更好地验证和改进我们未来将使用的模型。”
随着天文学家们迎来系外行星研究的新时代，那一天正一天天临近。迄今为止，他们已经编目了我们太阳系外超过 4,000 颗系外行星。新一代太空望远镜，如备受期待的行星探测器詹姆斯·韦伯太空望远镜（定于 2021 年 10 月发射），就可以利用这种方法来揭开其他类地世界的秘密。
