A类 在距离太阳37亿英里的地方，在1990年2月的一个平常的日子里，旅行者1号探测器转向了它的拍摄平台，避开了它冲向宇宙空间的冲刺。 一个窄角度光学镜头打开，拍下了一系列简短的镜头。
传感器的一个微小像素，大约有十几个细菌排成一排，显示电荷增加。在太阳的透镜耀斑、衍射光和电子噪声中，还有一个额外的光点。 它是最小的小光点，是太空中无足轻重的尘埃，呈淡蓝色。
这个微粒是 我们 ，我们的世界，地球——40亿年复杂而混乱历史的惊人突然总结。 那天拍摄的照片是无私的自拍。 它提供了一个在我们星球上的物种中独一无二的生存视角：只有我们人类在数十亿英里外看到过自己。 卡尔·萨根（Carl Sagan）后来以“淡蓝色圆点”（Pale Blue Dot）的名字使这幅图像永垂不朽
淡蓝色圆点是蓝色与我们在宇宙中的家园以及生命本身联系在一起的漫长历史中最新的一个。 在旅行者号20年前，当阿波罗8号绕月飞行时，宇航员们记录了现在著名的“地球升起”——一张明亮的蓝白半球悬挂在灰色月球景观上方的令人惊叹的彩色照片。 四年后，阿波罗17号任务拍摄到了一幅迷人的全地球图像，后来被称为“蓝色大理石”
强大的热梯度使风速达到每小时数千英里，而一场玻璃状硅酸盐的热雨在大漩涡中奔涌而过。
这些太空时代的照片揭示了一个事实：我们是在一个蓝色星球上进化的。 一些人，如科学家兼《 蓝色心灵 ，表明我们对水及其蓝色海洋和湖泊有着原始的、近乎非理性的渴望。 这篇论文得到了最近一项全球调查的支持，该调查表明蓝色是我们最喜欢的颜色。 仅在英国，就有33%的受访者将蓝色排在第一位，而红色排在第二位，约占15%。
蓝色也成为了我们的旗帜和标志。 美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、地外文明搜寻组织（SETI）和行星学会（Planetary Society）以蓝色背景或抽象的蓝色地球或蓝色符号表示。 太空一面旗帜倡议倡导蓝色大理石旗帜，在蓝色背景上显示地球照片。 就在今年5月，一位名叫奥斯卡·佩内费尔特（Oskar Pernefeldt）的瑞典设计专业学生提出了一项“地球国际国旗”（International Flag of the Planet Earth）的设计方案，该方案吸引了广泛的媒体报道，由七个相互交错的圆圈组成，背景为鲜艳的蓝色。
蓝色已经成为一颗活行星、一片宇宙绿洲、一颗生命庇护所、一颗易碎的微小宝石的默认颜色。 但有一个问题：最初给我们带来淡蓝色圆点的科学技术正在破坏我们所认为的蓝色的含义。
A类 围绕着一颗名为亨利·德雷珀189733的恒星，距离地球约63光年，是一颗比木星稍大的巨行星。 这个被气体覆盖的世界需要大约两个地球日才能完成一个轨道。它离母恒星的距离非常近。 因此，上层行星大气被加热到1300华氏度以上（或700摄氏度以上）。 强大的热梯度使风速达到每小时数千英里，而一场玻璃状硅酸盐的热雨在大漩涡中奔涌而过。 换句话说，这是一个真正可怕的地方。
通过将目前的天文仪器扩展到极限，科学家们已经能够对这颗行星反射星光的方式进行首次粗略测量，并预测其整体颜色。 这是一种相当宁静、深蓝色的天空，与夏日的地球天空没有什么不同。
天文学家们的最佳猜测是，这个世界有一个由凝聚但仍炙热的矿物组成的适度云层，云层上方有一层清晰的大气层。云层反射大部分光线，但高层大气中的氢分子优先转移和极化蓝色波长。 上层大气中也可能含有吸收红色波长的钠原子。 结果如何？ 这颗行星是另一颗蓝色大理石，但与地球非常不同。
我们甚至不需要远眺HD 189733b就能找到蓝色行星。 事实上，地球并不是太阳系中唯一的淡蓝色圆点。 如果你看一下旅行者号的行星全家福，你会发现天王星和海王星一眼就能被称为淡蓝色（实际上，海王星更像是一种强烈的蓝色）。 在这两种情况下，海洋和类似地球的大气都不会产生我们最喜欢的颜色。
这些巨大的冰巨人身上占主导地位的蓝色是由其上层大气中潜藏的微量甲烷引起的。 甲烷分子吸收不同波段的红色和红外光谱中的光，只留下蓝色的反射光。 然而，这些行星之间蓝色色调的差异仍然有点神秘。 海王星剧烈的大气剧变使氨和水冰等化合物从内层向上隆起，这可能是海王星蓝色更深的原因。 它的平流层也可能含有更多的碳氢化合物。
底线是，蓝色可能对应于贫瘠、不适宜居住的地方，就像它可能反映出一个适合居住的星球一样。 淡蓝色圆点原来是一个糟糕的人生路标。
其他世俗布鲁斯： 天王星（左）和海王星（右）也可以被描述为淡蓝色点。 这些照片是由旅行者2号拍摄的，它们的颜色经过处理，近似于人眼实际看到的颜色。 美国国家航空航天局/喷气推进实验室/约翰逊
S公司 假设，我们不是痴迷于指示正确生活条件的颜色，而是寻找生活本身的颜色？ 在现代地球上，生命的主要光收集机制使用一组我们称之为叶绿素的色素。 这些分子优先吸收蓝色和红色的光，反射回绿色调。 因此，在地球海洋表面附近，微小的光合生物可以产生巨大的绿色腮红，与纯净水分散的蓝光混合。 在旱地上，植物也能产生大片绿色，与地球上的无机色调混合。
如果我们能在Earthshine中看到这些特征——整个行星的总结、一次性反射光——我们也许能够梳理出生命的迹象，然后在遥远的行星上寻找同样的迹象。 但评估地闪是很困难的，因为我们很少有合适的光谱仪器和望远镜能远离地球。 因此，天文学家们采用了巧妙的方法来测量从月球夜面反射的地闪。 这是一种从20世纪20年代到60年代用于评估地球反射率或反照率的技术，但后来基本上被遗忘了。
一种现代方法是将望远镜摄谱仪的狭缝对准月球圆盘的不同部分
考虑到月球反射和散射的复杂影响，进行了一系列令人毛骨悚然的几何计算，以确定地球白天的哪一部分照亮了月球。这不是一个容易的实验，光子在地球大气层中来回传播时会被进一步吸收和散射。 但这是可以做到的，并且一些结果表明，从大量的“地球光”中寻找光合生命的绿色色调是令人失望的困难。 这种色素沉着似乎对总光谱贡献不大，尽管这可能在很大程度上取决于特定时刻哪些海洋和大陆将光反射到月球上。
星光微弱的红色光谱可能会鼓励自然选择捕获可见光谱所有部分的生物体：黑色获胜。
此外，绿色可能不是合适的颜色。 即使在地球上，也有多种不同的色素参与光合作用。 所谓的“辅助”色素是将吸收的光子能量传递给叶绿素进行最终加工的媒介。 类胡萝卜素辅助色素可能呈红色、橙色或黄色。 同时使用类胡萝卜素和叶绿素的微生物物种可以根据其环境进行调整，例如在强烈的阳光或高温条件下，将黄色和橙色排序，或者在寒冷或冬季条件下，改为棕色和绿色。 另一类称为藻胆素的辅助色素可以是蓝色或红色。
生命的颜色也会随着地质时间尺度的变化而变化。 2006年，天文学家比尔·斯帕克斯（Bill Sparks）和微生物遗传学家希尔·达萨马（Shil DasSarma）提出，一种叫做视网膜的色素——一种维生素a的形式——可能已经被古代光合作用生物广泛使用。 视网膜的分子结构比叶绿素更简单，某些耐寒的嗜盐古生菌利用它进行光合作用，这种光合作用也能很好地抵抗强烈的紫外线辐射。 视网膜吸收绿光，最大吸收波长约为568纳米，接近太阳光谱能量密度的最大值。 结果是，用于光合作用的视网膜膜也能很好地反射红色和蓝色，产生丰富的紫色。 换言之，30亿年前，地球上的微生物生活在基本无氧的大气中，行星表面有可能被紫色覆盖。 我们应该扫描苍穹寻找苍白吗 紫色 点？
或者黑色是最合适的颜色。 银河系中绝大多数恒星都比太阳小、暗、冷。 我的同事Nancy Kiang在纽约市NASA戈达德空间研究所工作，她认为，在这些星球上，微弱的微红色星光光谱可能会鼓励自然选择捕获可见光谱所有部分的生物体：黑色获胜。 当然，问题是黑色很难找到。 一个遥远的天文学家试图通过颜色来探测和破译一颗行星的生物系统，可能运气不佳。
更复杂的是，我们还没有足够灵敏的仪器来观察类地系外行星上的生命所反射的颜色（尽管我们至少正在深入了解要做到这一点需要什么：巨大的聚光望远镜和消除耀眼星光的光学诡计）。 是的，生活可以丰富多彩，但这样寻找生活是一个棘手的问题。
T型 事实是，颜色是一个狭隘的概念。 电磁波谱本来就不能被分割成整齐的碎片，除非有有限的感官设备。 不同波长的光与大量物理过程交织在一起，从原子能级之间电子的概率跳跃到物质电磁场的散射和衍射。 完全不同的过程可以产生或消耗相同能量的光子，产生几乎无法区分的总体特征，例如颜色。 有时，单个潜在的物理过程可以使完全不同的对象看起来相同。
生命现象步入这片沼泽。 物理和化学对行星的整体颜色很重要，但不一定是生物学。 天真地将蓝色等同于宜居环境有一些严重的缺陷。
但这并不意味着颜色对宇宙生命猎手来说毫无用处。 生物圈显然带来了新的 结构 为了给行星光谱上色，要以清晰、具体的方式修改行星光谱。
一个经典的例子是著名的“植被红边”——地球上植物细胞对光子的透射和反射率的急剧增强。 当波长超过0.7微米时，植物开始反射大约50%的红外光，与较短波长的可见红色相比，其反射亮度提高了10倍以上。
红色边缘： 陆地植被的反射率（百分比）与波长的关系显示出约0.7微米的急剧上升，即植被红边。 C.学校/大学科学书籍 这种效应的起源仍不完全清楚。 植物细胞的内部光学似乎是主要原因。 在细胞壁上，水对空气的边界会产生类似镜子的临界角反射。 红外光子在这些边界之间反弹，然后被有效地射出。 植物生命从中获得了什么还不完全清楚。 拒绝近红外辐射可能有助于温度调节。
无论其来源如何，红边对我们都非常有用，使遥感卫星能够绘制出地球上的丛林、草原和农作物的地图。 然而，由于像地球这样一个随机发光的月牙形世界平均有70%是海洋，平均有70%的云层覆盖，所以边缘光学在整个行星光谱中所占的比例可能不到10%。 幸运的话，信号会更强。
生活也会带来强大 世俗的 结构到颜色。 季节会影响行星栖息地，生物会被触发开花和死亡。 例如，2008年，来自东北太平洋卡萨托奇火山的富含铁的火山灰在短短几天内就造成了巨大的浮游生物绿色增长，从太空中可以看到200万平方公里的海洋。 太阳系外行星上颜色的变化可能会提供生命的特征，即使我们不知道这些颜色本身意味着什么。
那么，颜色无疑将继续是天体生物学家工具箱的重要组成部分。 它可能不像“发现蓝点”那么简单。从这个意义上说，我们应该把旅行者号的图像视为一个巨大的希望。 这只是与宇宙对话的开场白。 这一天，我们终于看到了我们看似简单的色彩在新世界的舰队中飞翔。
Caleb Scharf是一位天体物理学家，也是纽约哥伦比亚大学天体生物学主任 哥白尼情结：我们在行星和概率宇宙中的宇宙意义。
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