在茫茫宇宙中，我们是否孤独？这个困扰人类数千年的问题，可能很快就会有答案。
科学家模拟发现，即将建成的39米口径极大望远镜(ELT)有望在短短10小时内检测到近邻恒星系统中的生命迹象，这一发现3月11日刚刚发表在预印本网站arXiv上，或彻底改变人类寻找外星生命的方式。
极大望远镜是正在智利北部阿塔卡马沙漠高地实际建造中的天文观测设备。当你第一次听到它的名字，可能会觉得科学家们在命名上缺乏想象力——"极大"望远镜，真的就这么直白吗？
是的，因为它确实"极大"——主镜直径达到惊人的39米，由798块六边形镜片精确拼接而成，总重量约2800吨。相比之下，目前最先进的詹姆斯·韦布太空望远镜主镜直径仅为6.5米，而曾经让我们惊叹不已的哈勃太空望远镜主镜更是只有2.4米。
这个庞然大物预计将在2028年建成并投入使用，但科学家们已经迫不及待地开始模拟它的能力极限，而结果令人振奋。
华盛顿大学迈尔斯·柯里和维多利亚·梅多斯领导的团队进行了一系列复杂的模拟实验，测试极大望远镜在不同条件下探测系外行星大气成分的能力。他们特别关注了比邻星b——距离地球仅4.2光年的系外行星，被认为可能位于宜居带内。
研究的爆炸性结论是：对于比邻星b这样的近邻目标，ELT可能在短短10小时的观测时间内，就能探测到两种关键的生物标志不平衡组合——氧气/甲烷对和二氧化碳/甲烷对。这些气体组合在自然条件下本不应共存，它们的同时存在往往意味着有生命活动在持续产生它们。
如何理解呢？在一个没有生命的世界，氧气会迅速与甲烷发生反应而消失。如果行星大气中同时存在这两种气体，意味着我们可以高度怀疑这颗行星存在生命活动。
传统上，科学家们主要通过"凌日法"研究系外行星，即观察行星从其恒星前方经过时造成的亮度变化。这种方法虽然有效，但受限于特定的观测角度——行星必须从地球视角"横穿"恒星才能被观测到。
ELT采用的高对比度、高分辨率技术则完全不同。研究人员形象地将这种方法比作"化学侦探"——它不是直接"看"行星，而是分析从行星表面反射回来的恒星光线。这些光线在穿过行星大气层时，会留下特定分子的"指纹"。通过对这些"指纹"的解读，科学家们能够确定行星大气中存在哪些分子，以及它们的含量。
关键是，这种技术不需要行星"凌日"，这意味着我们可以研究的目标范围大大扩展，包括许多之前无法观测的系外行星。
这项研究另一个令人惊讶的发现是，ELT能够在仅仅一小时的观测时间内，就确定比邻星b是否为类似海王星的气态行星。
研究团队分别模拟了五种不同类型的行星大气环境：类似现代地球的大气（富含氧气和适量甲烷）、类似太古代地球的大气（几乎没有氧气但有甲烷）、失去海洋的类地球大气、生命前地球大气（具有可能被误认为生命迹象的特征），以及类似海王星的气态行星大气。
结果表明，ELT不仅能区分这些不同类型的大气，还能识别出哪些是真正的生物标志，哪些只是非生物过程产生的"假阳性"信号。例如，某些火山活动也能产生甲烷，但ELT能通过检测其他辅助气体（如一氧化碳）来区分其来源。
当然，尽管前景光明，研究人员也坦率承认这项技术面临一定挑战。
一是随着目标距离的增加，探测难度呈平方倍增长。比如对于5光年以外的目标，所需观测时间可能增至数百甚至上千小时。
二是望远镜的"内工作角"限制了我们能观测的波长范围。对于距离较远的M矮星系统，某些关键的近红外波段可能无法观测到，这会影响对某些分子的检测。
三是大气消除和地面观测的各种噪声源也是不可忽视的挑战。研究团队承认，他们的模拟采用了相对乐观的条件，实际观测可能需要更长时间。
如果ELT真的在比邻星b或其他近邻系外行星上发现生命迹象，这将是人类历史上最重大的发现之一，其影响将远超哥白尼的"日心说"或达尔文的进化论。
当然，即使如此，极大望远镜也不可能让我们看到外星人的模样，或者接收到他们的信息，但这将告诉我们一个更基本、更深刻的事实：生命在宇宙中并非独特现象。这种认知上的革命，将永远改变人类对自身在宇宙中位置的理解。
正如天文学家卡尔·萨根曾说：在无限的黑暗中，我们并不孤独；唯有如此，宇宙才有意义。
比邻星b就是《三体》中三体人所在的星球，这一次，我们能发现他们是不是已经发现了我们吗？或许到2028年，我们就能够知道了，只是希望那时候，大家都不要恐慌。
参考文献：
Currie, Miles H., and Victoria S. Meadows. "There's more to life in reflected light: Simulating the detectability of a range of molecules for high-contrast, high-resolution observations of non-transiting terrestrial exoplanets." *arXiv preprint* arXiv:2503.08592 (2025).
