撰文 " 常瑞华（Connie Chang）
翻译 | 林清
在我们生活的星球上，生命总是对分子的特定手性形式有所偏爱，而不是随意选择它的镜像形式。例如，脱氧核糖核酸（DNA）分子总是“右旋”螺旋，而所有已知生命只使用“左旋”氨基酸构建蛋白质。相比之下，无生命物质通常没有这种偏好。研究人员利用上述区别设计了一种名为“飞天分光偏振计”（FlyPol）的仪器，它可以安装到直升机上，让飞机在1千米高的空中就能通过这个仪器追踪地面的植物。
当光被一群具有相同旋向性的分子（称为同手性分子）反射时，其中一些光就会形成圆形偏振光束：反射波沿顺时针或逆时针方向螺旋式转动。FlyPol就是一种分光偏振计（spectropolarimeter），它的作用是测量当光从阳光照射的地表反射回来时，有多少光发生了上述转换。在一个波长范围内观察到的偏振光数量，不仅可以揭示生物的类型（草、树或藻类，飞天分光偏振计可根据不同植物进行相应校准），还可以揭示观察对象的健康状况。当然，无生命源的扫描图就不存在可识别的特征。
“植物的信号极为依赖更大规模的分子结构。”瑞士伯尔尼大学天体生物学家卢卡斯·帕蒂（Lucas Patty，这项研究的主要作者）说。他将关于飞天分光偏振计研究发表在了《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）杂志上。帕蒂说，“如果植物处于干旱胁迫（drought stress）环境中，细胞膜就会略微膨胀”，我们可以通过略为扁平的强度峰值（intensity peaks）来识别。
帕蒂认为这项技术有助于评估受气候变化、森林砍伐或入侵物种传播影响的生态系统是否处于健康状态。不久前，稳定的测量还只能在可控的实验室环境中进行，因为其涉及的可探测光的范围还很小。但飞天分光偏振计升级了实验室设备的性能，从而能在野外工作。
“总的来说，这种设备非常酷，”美国麻省理工学院天体化学家布雷特·麦圭尔（Brett McGuire，并未参与这项研究）说，“显而易见，它们可以区分哪些地区存在大量生命，哪些地区没有生命迹象。”
这种方法最吸引人之处在于，它或许可以用来搜寻其他行星上的生命迹象。目前除了生命所产生的分子外，科学家不知道还有哪些机制可以产生复杂的圆偏振光信号。其他地方可能存在无同手性分子的生命，但是如果测到同手性分子产生的信号时，基本就是生命存在的迹象了。帕蒂说：“这是在检测生命迹象时，少数几种基本无误报的方法之一。”但他指出，要将这种方法投入实际使用，还有很多障碍。
麻省理工学院天体物理学家萨拉·西格（Sara Seager，并未参与这项研究）表示，当从近地轨道进行扫描时，在遥远恒星周围的行星上的信号会变得非常微弱。她说：“很难说我们能否在下一代望远镜中实现信号提升。这可能需要几代人的努力。”西格也表示，这种方法和实验，再加上在真实世界中检测植物的案例，给未来研究遥远的世界开个了好头。
接下来，飞天分光偏振计还将在更多的地貌上进行测试，甚至与国际空间站测量地球信号的设备进行合作。帕蒂说：“国际空间站的空间分辨率仍然相当高。”因此，如果在亚马孙上空测量时，设备可能会收到较强的信号，而在南极测量时收到的信号则相对平坦。
本文转自环球科学
