位於智利北部、目前正在建設中的極大望遠鏡（ELT），將為我們提供前所未有的銀河系視角，超越以往任何地面望遠鏡，帶來的變革程度難以言表。
ELT的主鏡陣列直徑將達到39米，有效集光能力將比現有望遠鏡高出一個數量級，成像清晰度是哈勃太空望遠鏡的16倍。計劃於2028年投入使用，而根據最新研究，首批研究成果可能會在啟用後立即大量湧現。
ELT最強大的功能之一，是可以捕捉到系外行星大氣中非常微弱的光譜信號。這個觀測過程一般發生在這樣的時刻：從地球的角度看，一顆行星恰好經過它所繞行的恆星前面。
當這種凌日現象發生時，一小部分恆星的光會穿過這顆行星的大氣層再到達我們這裡。
科學家就可以分析這部分光中被大氣層吸收的波長（也就是吸收光譜），由此判斷大氣中有哪些分子，比如水、二氧化碳、氧氣等。
簡單來說，就是通過分析恆星光在穿過行星大氣層時發生了怎樣的變化，來「解讀」這個行星空氣里的成分。
例如，詹姆斯·韋布太空望遠鏡（JWST）就曾獲取過一些系外行星大氣的數據。
但有時通過凌日方式獲取的數據並不確鑿。例如，JWST在觀測TRAPPIST-1行星系統時，似乎發現行星b和c沒有大氣層，但數據並不足以完全排除大氣存在的可能。這些行星可能存在過於稀薄的大氣層，光譜線太微弱，JWST難以探測。
而ELT更高的靈敏度應該能夠解答這個問題。更令人興奮的是，ELT不僅可以探測凌日行星的大氣光譜，還可能通過反射星光獲取非凌日行星的大氣數據。
為了測試ELT的能力，研究人員進行了一些模擬實驗。他們模擬了在多種不同的條件下，ELT觀測系外行星的表現。
研究主要關注的是圍繞附近紅矮星運行的行星，因為這種行星在宇宙中數量最多，最常見。
他們設計了四種不同的類地行星場景，來作為模擬對象：
一個非工業化的地球，也就是類似我們人類出現之前的地球，有豐富的水資源和大量進行光合作用的植物。
太古代早期地球，也就是生命剛開始出現和發展的時候，生物還很原始。
類似火星或金星的類地行星，這些行星的海洋已經蒸發，表面乾燥。
一個前生命地球，也就是雖然有生命存在的條件（比如適宜的溫度、液態水等），但實際上並沒有生命存在的星球。
研究人員想通過這些設定，來測試ELT是否能準確分辨這些不同類型的行星，尤其是能不能看出哪些星球上有生命或沒有生命。
圖片來源：Swinburne Astronomy Productions/ESO
作為對比，團隊還考慮了海王星大小的行星，這類行星應有顯著更厚的大氣層。研究的目標是確認ELT能否區分這些不同類型的類地行星，更重要的是評估數據是否會產生「假陽性」或「假陰性」——也就是說，一個無生命的世界是否會看起來像有生命，一個有生命的世界是否可能看起來像是死寂星球。
根據模擬結果，作者認為，在鄰近的恆星系統中，我們應該能清晰準確地分辨這些情況。對於最近的恆星比鄰星，如果擁有類地行星，僅需十小時觀測就能探測出生命跡象。
對於海王星大小的行星，ELT只需約一小時就能獲取大氣光譜。
這意味著，如果鄰近恆星系統中存在生命，ELT應該能夠探測到。人類歷史上最重大的問題之一，或許將在幾年內得到答案。
