鉴于人类已经了解了宇宙的众多知识，似乎不可能将地球作为唯一拥有生命的行星。地球只是我们太阳系中的许多行星世界之一，其表面或下方有岩石表面，稀薄的大气层和水（甚至可能是液相）。我们的银河系本身包含数千亿颗恒星，几乎所有恒星都有行星，其中一些是可宜居住的，甚至可能是有“人”居住的。

图注：该插图是对PSR+12周围世界的构想，这是年发现的第一个类太阳系外行星系统。该星系拥有类地行星，但它们本身并不意味着有外星人，至少不是存在我们认识到外星人的情报。除银河系外，整个可观测的宇宙中还散布着约两万亿个星系。生命的原始成分，包括所有已知的生物过程所基于的原子和有机分子，在我们所看到的任何地方都可以找到，从陨石内部到星际空间中的气云再到形成新恒星的原行星盘。问题不应该在于宇宙中是否存在生命，而是我们如何首先找到它。

图注：如果一艘外星飞船抵达地球上的陆地，第一次接触的情况可能会如此。现在有四种寻找外星生命的方法，从最被动到最主动。

等待它们的到来。假设存在外星人，其中一些人可能是太空旅行者，并且能够访问地球。如果我们想探索这个选项，我们要做的就是等待。搜索它们的无线电信号。如果那里有聪明的外星人，那么它们可能会产生可检测的存在迹象信号，搜索这些信号可能会发现它们。直接在其他行星上寻找生物特征。技术不先进的外星人可能更常见，如果我们能通过仔细而复杂的观察，发现它们在其他世界的特征，那可能揭示了外星人的生活。在我们可以访问的星球上寻找实际的生物。在该星球上，我们可以近距离观察和测量，例如在太阳系内，不是源自地球生命的后代的单个生物将是一场革命。

图注：尽管传统上我们与外星文明建立联系的梦想，植根于直接拜访或拾取整个银河系中传输的智能信号，但这些仍然是长远的可能性。但是，真正的技术可能使我们能够比玩这种宇宙彩票更早地发现生命世界，也许生命在宇宙中远比想象丰富。即使我们采取了像搜寻地外文明计划（SearchforExtraTerrestrialIntelligence，简称SETI计划）这样的努力，在SETI计划中，人类积极地传播信号，意在传递信号给可能接收到这些信号的智能外星人，所有依赖于有目的的交流或与外星生命互动的选择都落在同一个保护伞下。也许我们首先会通过这种积极的方式发现的外星生命，如果幸运的话，我们会在有生之年第一次接触。

但是，尽管在许多不同波长的光中，尤其是在各种无线电波段中，都采集了大量数据（数PB），但仍未检测到任何令人信服的信号。积极地寻找外星情报就像在不知道赔率的地方玩彩票。即使我们购买了银河系中每个其他恒星系统的门票，也可能永远不会中奖。

图注：今天，我们知道有超过4,个已确认的系外行星，其中开普勒数据中发现的超过个。这些行星的大小有的比地球小，有的比木星大。但是由于开普勒的大小和飞行任务的持续时间的限制，大多数行星都非常热并且靠近它们的恒星，并且角间距很小。凌日系外行星勘测卫星(TESS)所发现的第一批行星也存在相同的问题：它们都处在高温且轨道紧密的地方。只有通过专门的长期观测（或直接成像），我们才能探测到具有较长周期（即多年）轨道的行星。新的和不久的将来的天文台已经面世，应该发现这些新世界。但是，不管智能外星人的存在，另外两项努力可能更快发现外星生命。已发现的系外行星的爆炸——现在超过4，颗，并且还在继续上升——增加了一种诱人的可能性，即我们可以检查这些世界的表面和大气（以及尚未发现的行星），确定它们是否具有生物活性。

随着我们从10米级地基望远镜时代发展到30米级天文望远镜，我们的分辨率和聚光能力将大大提高，从而能够检测和直接成像类太阳恒星周围的地球大小的行星。宜居系外行星天文台(HabEx)和大型紫外/可见光/红外探测卫星（LUVOIR）可以使用日冕仪和星状阴影来直接拍摄这些行星的图片，还可以将它们的光分解成各个波长，并测量该光随时间的变化。

图注：当一颗行星在其母恒星的前方经过时，不仅某些光被遮挡，当一颗行星在其母星前面经过时，一些光不仅会被阻挡，而且如果存在大气层，会过滤它，形成吸收或发射线，一个足够精密的天文台可以探测到这些特殊的射线。如果有有机分子或大量的分子氧，我们也可以找到。如果你能从遥远的距离获取地球的光谱，你会注意到一些不寻常的事情。在其中，您可以立即找到：

我们的大气主要由氮和氧组成，含有二氧化碳、甲烷和臭氧，暗示着人为创造的超复杂化合物，例如氯氟烃，以及更多。如果有其他世界在数十亿年的生命中改变了行星的大气层，那么直接成像或透射光谱都可以发现它们。只要您可以将行星大气中的光分解成各个波长，这种数据就可以转换成大气成分的粗略“分子图”。

图注：开普勒的K2任务发现了太阳系外行星K2-18b，研究该行星的两个小组中有一个小组能够从过境数据中提取水信号。然而，它是水蒸气，而不是液态水，只有在某些（未经测试的）大气情景下，液态水才有可能出现在这个世界上。除了光谱学之外，有人居住的行星将提供生物活动的简单线索，即使它只占探测器中的一个像素。如果这颗行星有可变的部分云层覆盖，我们就能探测到。如果它有大陆和海洋，行星的自转和颜色将揭示这一点。如果它随着季节的变化而变绿变黄，或者当行星绕其恒星运行时冰盖变大变小，即使是粗略的直接成像也能向我们展示这一点。

就像地球在夜间发出自己的非自然光一样，足够灵敏的仪器也许能够检测到夜间文明的人工照明。如今，对我们世界而言，仅光污染就可能成为寻找我们的足够好奇和足够先进的外星物种的灯塔。随着21世纪的发展，我们的检测能力可能会增强，从而使这种可能性成为现实。

图注：夜晚的地球会发出电磁信号，但要用令人难以置信的分辨率的望远镜才能从光年中产生出这样的图像。人类已经成为地球上一个智慧的，技术先进的物种，但是即使这个信号被抹去了，也仍然可以通过下一代直接成像来检测到。但是，与外星生物直接接触并在系外行星周围发现生物特征（或者更准确地说，生物暗示），只是发现外星生命的三种主要可能性中的其中两种。离地球最近的一个，也是这场竞赛的第三大竞争者，是寻找在太阳系其他星球上繁衍生息的真正的生物有机体。

尽管有许多可能使这项研究取得成果，但它们可分为三类：

在大气中的生命，例如在金星上大约公里的高空条件与地球表面的温度，pH和大气压力大致相同。生活在岩石世界表面的生命，要么在该世界有地下的或暂时的液态水（如火星上的），要么有液体池（如土卫六上的甲烷）。或是出现在液态海洋中的生命，它们生活在众多候选星球之一的冰冻表面之下：欧罗巴、土卫二、海卫三、冥王星等。

图注：火星上有多种可能产生甲烷的途径，包括生物途径和地质途径。也有可能两者都有贡献，而美国宇航局的火星任务或许能够梳理出这两种情况之间的区别。与其他可能性不同的是，这些世界的近在咫尺意味着我们可以发射太空探测器——或者如果资源允许，发射载人任务——能够直接在另一个世界上发现生物。在金星的云顶，单细胞生命可能在与已知细菌在地球上繁衍生息的环境非常相似的条件下繁衍生息。

在火星表面，定期观察到季节性甲烷爆发的奇怪迹象。尽管最常见（也是世俗的）解释是这只是一个星球化学过程，其中甲烷是由于一些地下化学物质，以季节性周期性相互作用的方式散发的，但某些生物，有机过程也可能导致甲烷排放甲烷爆发。美国宇航局的火星任务计划于7月发射，年着陆，应该能够确定这种暗示性化合物的性质。

图注：科学家们几乎可以肯定，欧罗巴的冰面下有海洋，但他们不知道这块冰的厚度有多厚。该插图通过欧罗巴的冰壳展示了两种可能的剖视图。在这两种情况下，热量都可能从欧罗巴的岩石地幔中逸出，并由海流带动上升，但是细节会有所不同，并且会导致美国宇航局的Clipper探测器上的仪器具有不同的可观察到的特征。但也许最吸引人的可能性是，一个拥有巨大、深、咸的亚表层海洋的世界——特别是在围绕一个巨大、气态巨行星的轨道上，这颗行星可以因潮汐而提供内部加热——在其浩瀚的海洋中孕育着某种生命。生命的要素都在那里，包括一个热源、一个水环境、合适的原子和分子、大量的时间、以及不稳定的温度或电离辐射方面的不可破坏性。

木星的木卫二含有大量的水，表面有裂缝，表明冰面和液体内部之间有某种类型的输送，并将在本世纪晚些时候看到Clipper任务访问它。一些科学家对这种可能性非常乐观。土卫二，土星的冰，喷泉丰富的卫星，甚至有可能喷发生物有机体到羽状物上升超过公里的表面。

图注：这是年11月27日用卡西尼太空船窄角照相机拍摄的土卫二南半球喷流（蓝色区域）的假彩色图像。这些喷出的羽状物上升到多公里高，并含有从深海底涌出的液态水。如果外星生命存在于我们的太阳系世界中，例如火星或欧罗巴，我们将最终发送具有发现这些生物特征的能力的太空探测器。如果生命存在并在附近的系外行星上繁衍生息了很长时间，那么直接成像或过境光谱学作为可靠证据，来揭示这种行星变迁的迹象。而且，如果智慧外星人试图与我们联系，我们将比以往任何时候都更有能力接收这些信标。

只要人类存在，我们就一直想知道是否只有地球上存在生命，在茫茫宇宙中，我们是否孤独，或者其他生命形式是否存在于我们自己星球之外的世界中。随着年代的到来，我们在所有三个可能方面发现生命的前景比以往任何时候都更好。可以说，最大的问题不是我们是否孤独，而是我们如何以及在哪里找到我们在地球上以外生命的第一个证据。