新数学方法或可助搜寻外星树木

如果系外行星表面被发现存在植物，它们可能会和地球上的植物非常不同。一些宇宙生物学家认为那些星球上的植物颜色或许非常不同，而不一定是绿色。北京时间5月29日消息，据美国太空网报道，在对外星生命的搜寻中，科学家们正在开始尝试跳出单细胞生命结构的限制，去寻找那些多细胞的生物。在最新一期出版的《天体生物学》杂志上，研究人员们发表了一篇论文，提出了一种独特的数学方法，用以搜寻存在于系外行星表面的树木类多细胞生物。这项研究的首席作者克里斯多夫·道忒(Christopher Doughty)说：“这项技术将允许我们识别出那些可能拥有复杂高级生命的星系，并将这些生命与简单生命体区分开来。”克里斯多夫是英国牛津大学环境变化研究院的高级研究员，其研究的方向是热带森林。换句话说，科学家们认为他们能够观察一颗远在太阳系之外，甚至在望远镜中也只有一个模糊光点的行星，然后判断其表面是否存在森林。他们认为这些行星反射的光能够让科学家们识别出这些信息。 去除阴影效应 到目前为止，科学家们已经设计出多种方法来探测系外行星表面可能存在的生命。一些科学家主张对系外行星的大气成分进行探测，重点寻找氧气的线索，因为在地球上，氧气主要是植物光合作用的副产品，被视作一种生物“签名”。另外一些专家则主张对光谱中的“红边”信号进行检测。反射光谱中的“红边”特征可以让研究人员识别出植物进行的光合作用。对地球气候进行研究时，了解地表的亮度非常关键。而为了确定地表亮度值，首先必须去除由于地表各种结构造成的阴影效应。在数学上，用于估算阴影效应程度的方法是“双向反射分布函数”，简写为BRDF。它主要描述从不同的角度观察物体，看到的不同阴影效果。这种方法已经在现有的地球卫星图像分析中采用。克里斯多夫解释说：“想象在一个阳光明媚的日子外出，当太阳高高在上时，你看不到自己的影子。此时如果有人在你的正上方给你拍张照，他就会发现没有阴影干扰，图像亮度高。然后过了几个小时之后，你就会发现由于太阳偏西，开始出现影子了。现在再从你头顶上给你拍张照片的话，亮度相对就会低一些，因为有了影子的影响。” 地球上的树木在进化中发展出了伞状的外形，这是因为长期以来树木对阳光的竞争，以及对水和营养物质的需求所导致的。据此，研究人员们预计，如果外星球同样存在树木类的生物，并且同样依赖光和作用，那么出于同样的理由，它们也必定会进化出伞状的形态，并投下阴影。克里斯多夫和研究合作者，来自美国普林斯顿大学的亚当·沃尔夫(Adam Wolf)运用BRDF模型来模拟不同光照角度下行星反光的特征，以及在有无植被覆盖的情况下行星亮度上将出现的细微差异。研究人员们认为，在一颗拥有森林的行星上，当你的观察视线和当地“太阳”的光照角度一致时，你看到的行星亮度将最大。这一位置内称为“热点”，因为在这一位置没有阴影存在。克里斯多夫解释说：“即便由于分辨率限制，整个系外行星看上去仅仅是一个不足一像素的光点，在某些条件下，在它围绕恒星公转过程中，如果它表面存在植被，你总能察觉出它出现有特征的亮度变化。” 当然还有其他会影响行星亮度的因素，比如是否存在水。一颗被水面或冰面覆盖的行星，其反射亮度将远远大于一颗没有水或冰面的行星。 搜寻生命线索 随着越来越多的系外行星被发现，学界对于发展用以探测类地行星表面生命的技术越发感兴趣。为了做到这一点，天文学家们需要依靠找到“生物学签名”，即证明这些行星在过去或现在存在生命现象的

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