使用不平衡生物特征检测系外行星生命

诸如詹姆斯·韦伯太空望远镜（右）之类的未来望远镜将观察遥远行星的大气层，以寻找生命的证据。地球（左上方）的大气中有几种气体可以揭示生命的存在，主要是氧气和臭氧。这项新研究发现，对于地球早期（左下），丰富的甲烷和二氧化碳的结合将提供另一种生命迹象.NASA / Wikimedia Commons / Joshua Krissansen-Totton

随着NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜和其他新型巨型望远镜的投入使用，他们将需要新颖的策略来寻找其他行星上生命的证据。华盛顿大学的一项研究发现，寻找生活的简单方法可能比仅仅寻找氧气更有希望。

该论文于1月24日发表在《科学进展》上，提供了一种新方法，可以提供证据证明遥远的星球蕴藏着生命。

“寻找大气中的氧气作为生物特征的想法已经存在了很长时间。这是一个很好的策略-没有生命就很难产生大量的氧气。”通讯作者，华盛顿大学地球与空间科学专业的博士生Joshua Krissansen-Totton说。“但是我们不想把所有的鸡蛋都放在一个篮子里。即使生命在宇宙中很普遍，我们也不知道是否会产生氧气。氧气产生的生物化学非常复杂，可能非常罕见。”

这项新研究着眼于地球上的生命史，这是我们所知的一个有人居住的星球，旨在发现地球大气层中所含的混合气体不平衡且只能在存在生物的情况下才能存在的时间。败类对巨大的红杉。实际上，生命产生大量氧气的能力仅发生在地球历史的过去八分之一。

通过长远的眼光，研究人员发现了一种可以提供生命证据的新气体组合：甲烷加二氧化碳，减去一氧化碳。

“我们需要在地表有液态水的世界中寻找相当丰富的甲烷和二氧化碳，并发现一氧化碳的缺乏。”合著者，华盛顿大学地球与空间科学教授戴维·凯特琳（David Catling）说。“我们的研究表明，这种结合将是生命的令人信服的迹象。令人兴奋的是，我们的建议是可行的，并且可能会在不远的将来导致历史性发现地外生物圈。”

该论文研究了行星产生甲烷的所有方式，包括小行星撞击，行星内部释放的气体，岩石和水的反应等，并发现在类似岩石的地球上很难产生大量甲烷。没有任何生物的星球。

如果一起检测到甲烷和二氧化碳，尤其是没有发现一氧化碳，则这是一种化学失衡现象，它会发出生命信号。两个分子中的碳原子代表相反的氧化水平。二氧化碳可以容纳尽可能多的氧分子，而甲烷中的碳则缺乏氧，而具有氧的化学对手氢。

“因此，您的氧化水平极高。而且，如果不产生中间的一氧化碳，就很难通过非生物过程来做到这一点。” Krissansen-Totton说。“例如，带有火山喷发二氧化碳和甲烷的行星也将倾向于喷出一氧化碳。”

更重要的是，一氧化碳往往不会在拥有生命的行星的大气层中积聚。

Krissansen-Totton说：“一氧化碳是一种很容易被微生物吃掉的气体。”“因此，如果一氧化碳丰富，那可能是您正在寻找一个没有生物的星球的线索。”

作者同意氧气是寻找生命迹象的好方法，但认为这种新组合至少有可能在新望远镜的视线中弹出。

Krissansen-Totton说：“使甲烷利用简单的新陈代谢的生活无处不在，并且已经存在于地球的许多历史中。”“这样做很容易，因此它可能比产生氧气的生活更普遍。随着新望远镜的问世，这绝对是我们应该寻找的东西。”

另一位合著者是加州大学里弗赛德分校的斯蒂芬妮·奥尔森（Stephanie Olson）。这项研究是由美国宇航局资助的。

出版物：Joshua Krissansen-Totton等人，“地球历史上的不平衡生物特征及其对探测系外行星生命的影响”，《科学进展》，2018年1月24日：卷4，没有1，eaao5747; DOI：10.1126 / sciadv.aao5747