科学家开发独特的数学方法 可识别外星树.doc
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1、科学家开发独特的数学方法 可识别外星树新浪科技讯 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。在最新一期出版的宇宙生物学杂志上,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
2、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
3、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
4、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
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