本文最初发表在对话。该出版物将文章贡献给Space.com的专家声音：专家和见解。
寻找生活以外的生活地球是现代天文学和行星科学的主要驱动力。美国正在建造多个主要的望远镜和行星探测器，以推动此搜索。但是，生命的迹象称为生物签名 - 科学家可能会发现可能很难解释。弄清楚到底要看的地方也仍然具有挑战性。
我是一个天体物理学家和天文学家研究了超过20年的经验，这些经验是我们太阳系以外的行星。
我和我的同事们已经发展了新方法这将确定最有趣的行星或卫星来寻找生命并帮助解释潜在的生物签名。我们通过建模不同的生物可能在不同环境中呈现出来的方式来做到这一点，这是通过对地球生命限制的研究所告知的。
新的望远镜寻找生活
天文学家正在为越来越强大的太空望远镜制定计划和技术。例如，NASA正在努力提议可居住的世界天文台，这将拍摄直接显示绕附近恒星行星的超快图像。
我和我的同事正在发展另一个概念，Nautilus太空望远镜星座旨在研究数百个潜在的地球行星，它们在宿主恒星前面。
这些和其他未来的望远镜旨在为更多的外星世界提供更敏感的研究。他们的发展提示了两个重要的问题：在哪里看？”以及我们认为我们看到生活迹象的环境实际上是可居住的吗？
潜在的强烈争议的主张系外行星K2-18B中的生命迹象，于2025年4月宣布，先前在金星中的类似主张，显示最终确定的困难遥感数据的生活存在。
外星世界何时可居住？
牛津语言将可居住的人定义为适合或足够的生活。但是，科学家如何知道什么是好的，可以生活在外星生物中？可以外星微生物在沸腾的酸或冰冻液体甲烷的湖泊中嬉戏，或在水滴中漂浮在水中维纳斯高中气氛？
为了保持简单，NASA的口头禅一直遵循水。这很有意义 -水是必不可少的我们所知道的所有地球生活。带有液态水的行星也将具有温带环境。它不会太冷，以至于它会减慢化学反应，也不会太热，以至于破坏了生命所需的复合物分子。
但是，随着天文学家的迅速发展的能力外星世界， 天体生物学家需要一种比水或无水分类更定量和细微差别的方法。
作为NASA资助的一部分外星地球我领导的项目天体生物学家罗里·巴恩斯（Rory Barnes）我与一群专家的天体生物学家，行星科学家，系外星际专家，生态学家，生物学家和化学家一起研究了这个问题，从最大的系外类型和天体生物学研究人员网络中吸引了NASA的NASAS Nexus，用于外部系统科学科学，或外部系统科学，或NASA的Nexus。Nexss。
一百多个同事向我们提供了想法，经常提出两个问题：
第一的，我们怎么知道生活需要什么，如果我们不了解各种外星生活？科学家对地球上的生命了解很多，但是大多数天体生物学家都认为，更多的异国情调的生命可能是基于化学元素和溶剂的不同组合。我们如何确定其他类型的生活可能需要什么条件？
其次，该方法必须处理不完整的数据。地球外生命之外的潜在生命场所很难直接研究，通常不可能参观和采样。
例如，火星地面仍然超出我们的范围。像木星的月亮这样的地方欧罗巴和土星的月亮地下海洋而且所有极性行星实际上仍然无法达到。科学家间接研究它们，通常仅使用远程观察。这些测量结果可以像实际样本一样告诉您。
更糟糕的是，测量通常具有不确定性。例如，我们可能只有88％的人相信水蒸气存在于系外行星气氛。我们的框架必须能够使用少量数据并处理不确定性。而且，我们需要接受答案通常不是黑色或白色。
一种新的可居住方法
新方法称为定量宜居性框架，具有两个区别特征：
首先，我们从试图回答含糊的习惯性的生活问题，将其范围缩小到一个更具体而实际上可回答的问题：众所周知，我们知道栖息地的条件是否允许他们允许特定的（已知或未知的）物种或生态系统生存？
即使在地球上，有机体也需要不同的条件才能生存 - 南极洲没有骆驼。通过谈论特定生物，我们使一个问题更容易回答。
其次，定量宜居性框架不坚持黑色或白人的答案。它比较计算机模型以计算概率答案。我们不是假设液态水是一个关键的限制因素，而是将生物体所需条件（生物模型）条件的理解与我们对环境中存在的条件（栖息地模型）的理解。
两者都有不确定性。我们对每个人的理解可能是不完整的。但是，我们可以数学上处理不确定性。通过比较这两个模型，我们可以确定生物体和栖息地兼容的可能性。
作为一个简单的例子，我们的栖息地模型南极洲可能表明温度通常低于冰点。我们的骆驼有机体模型可能声明它在寒冷的温度下无法生存很长时间。毫不奇怪，我们会正确预测南极是骆驼良好栖息地接近零的可能性。
我们在这个项目上爆炸了。为了研究生活的局限海底的水热通风口并以化学能为食。
我们通过模型探索了它们是否可以在火星地面或在欧罗巴海洋中。我们还研究了在地球海洋中产生氧气的海洋细菌是否可以潜在地在已知的极性行星上生存。
尽管全面和详细，但这种方法可以简化重要。例如，它尚未建模生命如何塑造行星，也不是可能需要全部营养生物的生命。这些简化是通过设计。
在我们目前正在研究的大多数环境中，我们对有意义尝试此类模型的条件了解甚少，除了某些太阳系主体，例如土星的土壤。
定量的可居住性框架使我的团队能够回答诸如天体生物学家是否对地下位置感兴趣的问题火星，鉴于可用的数据，或者在寻找生命时，天文学家是否应该将望远镜转向A或行星B。我们的框架可作为开源计算机模型可用，天文学家现在可以随时使用该框架，并进一步开发以帮助当前和将来的项目。
如果科学家确实检测到了生命的潜在签名，则这种方法可以帮助评估检测到的环境是否可以真正支持导致检测到的签名的生活类型。
我们的下一步将是建立一个生活在极端环境中并代表生活极限的陆地生物数据库。在此数据中，我们还可以为假设的外星人生活添加模型。通过将这些内容集成到定量的可居住性框架中，我们将能够制定情况，解释来自其他世界的新数据，并指导在太阳系及其他地区的地球以外的生命签名的搜索。