外星生命可能有多种不同的形式，但自 1945 年以来，一种可能性一直吸引着科学家：外星“植物”。他们会是什么样子？我们怎样才能找到它们？

银河系的猎户座旋臂上，距离其绕行的黄矮星约1.5 亿公里处，有一颗中等大小的岩石行星。在广阔的南大洋边缘，是粉红色湖水轻轻拍打的地方。拥有雪白、晶莹的海岸，盐浓度是腌橄榄的 38 倍以上，这里唯一的居民中生活着一种带有引人注目的紫色色调的隐秘生物。这些原始微生物显然很像外星生物：不完全是细菌，但也不完全像其他任何东西，它们能够在看起来完全不适宜居住的条件下繁衍生息。

当然，这个星球就是地球，而这个湖位于西澳大利亚的南部海岸。但紫色的“盐细菌”有助于确保希利尔湖的湖水永久保持芭比粉红色，也被认为提供了在更遥远的世界上寻找某种生命的 线索：外星植被。

在过去的三十年里，天文学家在我们太阳系之外发现了5,528 颗行星——这是一个奇怪世界的混合体，从一个如此黑暗、被困在永恒之夜的行星 (TrES-2 b)，到一个围绕不死生物运行的恶作剧行星星（PSR B1257+12 b）。在不久的将来，天文学家相信，如果地球之外确实存在生命，他们将能够发现地外光合作用的明显特征。

外星植物预计会像你想象的那样奇特：天空下有多个太阳的黑色树木森林；在永恒的日落中，生长着外来灌木，它们全部向一个方向倾斜；食肉灌木丛，可以吞噬其他外星生命形式。

无论外星人是像复杂的水母、三头甲虫，还是奇特得难以想象，物理学都为他们的生物学制定了一些规则。有一点是肯定的：为了抵抗不可抑制的熵拉力——它想要将生物体逐个原子地分开——它们将需要一种能量来源。从环境中提取这种资源的已知方法只有三种。外星人可以直接获取它，像植物一样从阳光中捕获它，或者通过使用无机化学物质，就像热液喷口的细菌一样。或者，它们也可以走捷径——简单地吞噬另一种已经做过这些事情的生物体，就像动物一样。

在地球上，绝大多数生命——至少按重量计算——都选择了第一种选择。据估计，当今生物体中含有 550 十亿吨碳，其中450 十亿吨存在于植被中。如果宇宙中的大多数生命都进行光合作用怎么办？事实上，我们对智慧文明的追求是否有可能被误导了——我们应该一直在寻找植物群，而不是动物群？

我们知道，在我们的星球上，几乎从生命诞生之初，光合作用就一直在成功进行。

“……预计它可能会在另一个星球上成为一个成功的过程。”

然而，找到这种超凡脱俗的植被可能会很棘手。  

1990 年 12 月 8 日，一个闪亮的金属物体掠过地球，并将其仪器指向我们。这就是伽利略号宇宙飞船，它开始进行一系列测量，其目标非同寻常：看看我们的星球上是否存在生命。然后它消失在我们太阳系的深处。

这个实验想法很简单——如果人类第一次从太空中接触地球，我们是否可以在不亲自前往地球的情况下发现明显的生命迹象？伽利略从设计用于测量各种波长的电磁辐射（例如紫外线和红外线）的设备发回数据，并揭示了一些有希望的信号。反过来，这些可以教会我们如何在更遥远的世界上寻找生命。 

一方面发现有充足的氧气，这可能是光合作用正在进行的迹象。地球大气中的氧气不断被地质和化学过程去除，因此它被认为是植物生物活动的明确标志——如果它们不总是产生氧气，它就会被消灭。但现在看来，情况并非总是如此。最近的研究发现，空的行星有时也可能含有氧气。因此，为了确保植物能够制造氧气，我们还需要其他东西。

当伽利略号宇宙飞船观察地球时，另一个生命迹象是在地球表面广泛分布的一种特殊色素。那是叶绿素——萨根再次发现了植被的迹象。然而，它并没有像你想象的那样出现。虽然植物在人眼看来明显是绿色的，但事实上，它们还有另一个更引人注目的特征——而且更容易从太空中发现。这就是它们吸收大量红光但不吸收红外线的方式。植物对近红外线的反射率非常高。这个光谱波段的光对植被来说并不那么“美味”——它更喜欢较短的波长。它吸收的波长的这种快速变化被称为“红边”。

在外星球上寻找植物的一种方法是简单地复制这个实验，并在它们的表面寻找“红边”。但事情可能并不总是那么简单。据认为，陆地植物是在大约 5 亿至 7.25 亿年前进化的，因此地球只在其历史的九分之一左右的时间里被绿色植被所覆盖。其余时间，要么没有生命，要么具有不同的反射特征。

其他星球上也可能存在这种情况。一种可能性是外星世界也存在具有“红边”等效物的光捕获生物体，但它发生在其他波长。事实上，外星生命没有理由需要依赖叶绿素来从恒星捕获能量。

在地球历史的早期，一些专家认为，占主导地位的生命可能是像在希利尔湖发现的那样的盐细菌。大约三十亿年前，整个地球可能被这些微生物染成紫色，它们利用原始的视网膜色素从太阳捕获能量。这种色素吸收叶绿素不吸收的波长的光，并且有自己的“红边”版本。

每年九月底，大片的白桦林、白杨林和山梣林突然变成金丝雀黄色。这都是落叶植物在冬季准备冬眠时失去叶绿素的正常过程。但人们认为，每年秋天全球较凉爽地区出现的鲜艳色彩可能会让人们一睹一些外星球全年的惊人景色。 

地球上有许多不同的光合色素，它们的颜色多种多样。但它们并不是随机被生物体采用的：每一种都在特定的环境条件范围内发挥最佳作用。因此，早在 2007 年就问道——他们能否利用这些信息来预测植物在其他星球上的样子？

研究从太阳获取能量的地球生物（例如细菌、地衣和植物）中发现的色素。然后他们将他们的发现与对某些类型恒星发出的光的了解结合起来。 

科学家发现，在围绕比太阳更热的恒星运行的行星上，植物会吸收更多的蓝光，而吸收光谱中绿色、黄色和红色部分的光则较少，因此它们可能具有令人惊讶的秋季色彩。另一方面，生活在较暗、较冷的恒星（例如红矮星）附近的植被会尝试捕获其可以获得的所有光线，因此它可能会显得黑色。

尽管关于如何在外星世界发现植物的想法并不缺乏，但有一个问题。目前，观察类地系外行星的主要方式是通过“凌日”——当它们经过它们所绕轨道运行的恒星和地球之间时。这会使太阳的光线稍微变暗，产生一种可以用望远镜检测到的阴影。目前，天文学家很少能够直接观察到行星反射的光——它们距离太远，而且它们暗淡的光通常会被恒星的光辉所淹没。 

这些限制可能至少在未来二十年内持续存在。改变游戏规则的将是宜居世界天文台的发射，这是一个太空望远镜，科学家计划用它来拍摄第一批系外行星的直接图像。

分析来自行星恒星的光，而不是来自行星本身的光——穿过行星大气层的星光可以暗示它在途中遇到的化学物质。最近，科学家们能够使用这种方法检测到可能表明K2-18b行星上存在生命的特征——尽管它距离我们 1.1 万亿公里。

这个技巧也可以用来寻找氧气，这将暗示光合作用。但它并不能替代真正的植物，也不能用来寻找捕捉光的颜料，从而为外来植物的存在提供更可靠的指标。

另一种可能性是使用极大望远镜——目前是一个半成品框架，位于北部沙漠的一座偏远山顶上。该仪器预计将于 2028 年准备就绪，捕获的光线比目前使用的任何其他仪器多 13 倍。它可能无法直接对类地行星进行成像。不过，它应该能够捕获一些有希望的行星。  

通常，最有可能存在外星生命（包括植被）的行星预计大小在地球的一半到地球的一倍半之间。但人们认为，一些“超级地球”——即使是那些占据远离主星的太空孤独角落的行星——可能令人惊讶地适宜居住，拥有厚厚的大气层和适宜生命存在的重力。

这些奇怪的世界大约是地球的两倍大，质量是地球的十倍。根据一项分析，这些行星与太阳系中的任何行星都不同，可能拥有氢基大气层。如果存在外星植被，它可能依赖于一种外星类型的光合作用，其中植物通过吸收甲烷而不是二氧化碳来“呼吸”。 

即使没有图像，一些行星也已经被认为是有希望的。

距地球约 40 光年，有七个小岩石世界，被锁定在一颗冷红矮星的轨道上。Trappist-1 太阳系因其异常多的可能适合居住的小型岩石行星而闻名。这是一个巨大的发现。

其中两颗 Trappist-1 行星位于所谓的“金发姑娘区”——它们距离恒星不太近或太远，因此它们的辐射量正好适合形成液态海洋。事实上，这些外星世界的水量是地球的数百倍，因此它们也可能类似于蓝色大理石。然而，如果它们含有外星植物，那么发现它可能并不容易。人们认为，它们接收到的光太少，无法像地球上那样进行光合作用，因此它们的大气中可能没有可检测到的氧气量。

如果人类在不久的将来确实发现了外星光合作用，它可能会发生在仅由奇怪植被占据的行星上，但也许我们也会发现其他生命。毕竟，地球上大约有 870 万种不同的植物和动物。每颗宜居系外行星只有一到两颗的可能性有多大？

源：BBC