寻找外星生命的迹象可能比我们想象的要难。这就是为什么

子轸 2019年11月6日11:52:17 评论

寻找外星生命的迹象可能比我们想象的要难。这就是为什么
艺术家对开普勒452b行星的构想,开普勒452b是第一个在与我们的太阳类似的恒星的可居住区域发现的近地球大小的世界。
(内部科学)—天文学家似乎每天都在发现另一个可能宜居的世界,例如我们最近的超平面邻行星Proxima Centauri b和最近发现的绕同一颗恒星运行的七个地球大小的行星之一TRAPPIST-1f。但是暂时不要准备第一次接触。根据对我们不断发展的世界的最新研究,弄清楚在这样的星球上是否确实有生命或潜力,这将极其复杂。

对于一个遥望透过望远镜凝视的观察者来说,即使地球在过去的大部分时间里也不会表现出生命的迹象。尽管我们的星球充满了30亿年的微观生命,但氧气和甲烷(通常是由生物代谢产生的气体)的水平仍然太低,无法在远处发现。根据《天体生物学》杂志的一项新研究,这意味着当今地球上的科学家可能无法检测到通常假定的外星生命迹象,并且他们可能会放弃实际居住的行星。
寻找外星生命的迹象可能比我们想象的要难。这就是为什么
这位艺术家的概念是对站在系外行星TRAPPIST-1f表面上的样子的一种解释。NASA / JPL-加州理工学院

“在整个地球的历史中,有大量的时间,即使我们从岩石记录中知道它们的存在,也很难看到这些新陈代谢的存在。这是一个严肃的事情,”克里斯托弗·莱因哈德,地球科学家技术在亚特兰大佐治亚理工学院和学习,谁的主要作者,在一次会议上提出的研究梅萨,亚利桑那州4月27日。

科学家设想将地球大气中的氧气,臭氧和甲烷用作生命的关键指标。但是这种方法存在问题。目前的技术很难检测到这些气体,而且它们的存在是暗示性的但不是确凿的生物证据。即使对于像地球这样的行星,寻找超出我们太阳系的生命也比以前想象的要艰难。

“显然,您需要多个化学特征,充其量您只能获得有关生命是否存在的统计估计,”英国天体生物学家William Bains说,他与麻省理工学院的行星科学家合作,没有参与这项研究。

氧气通常被认为是天体生物学家生命的主要标志,因为没有光合作用等生物过程就很难产生大量氧气。但是地球上的生命比可探测的氧气早十亿年,因为气体在大气层中积累需要时间。臭氧由三个氧原子组成,可帮助保护行星表面上新生的生命形式免受紫外线辐射(如果那里根本没有生命)。甲烷也是有问题的,因为甲烷是由海洋中的生物过程产生和消耗的,但也可能是地质过程产生的。

“在整个地球的历史中,有大量的时间,即使我们从岩石记录中知道它们的存在,也很难看到这些新陈代谢的存在。这是一个发人深省的事情。”

由于根据莱因哈德(Reinhard)的模型,氧和甲烷的水平一直很低,直到几亿年前,一个遥远的外星天文学家几乎没有暗示这里存在生命。在寻找太阳系以外的生命友好型行星时,地上天文学家面临着同样的问题。不仅仅是我们在恒星周围“宜居带”中最喜欢的世界没有人居住;我们可能过早地排除了许多其他确实存在生命的世界。

加州大学里弗赛德分校的天体生物学家,该研究的合著者斯蒂芬妮·奥尔森说:“我们对假阳性的反应趋于谨慎,但假阴性同样重要。”

上下文就是一切。例如,天文学家可能想要测量宿主恒星的光色,以表明其年龄。这可以帮助科学家推断出行星是否存在足够长的时间,以积累生命中可检测到的氧气或甲烷。他们可能决定将较年轻的行星作为后续研究的优先事项。

科学家们还可以扩大对这三种气体的研究范围。大气中水蒸气表明海洋的存在,也将成为生命潜力的有力指标。如果行星具有核心,那么那将增加存在生命必需矿物的机会。行星的构造和火山史也会影响大气的化学性质。

“我们将不得不选择要看的行星。但是我们开始为有前景或无前景的行星提出一系列好的指标。”

尤其是,新型太空望远镜上的仪器将需要覆盖光的波长范围,以探测包括臭氧在内的多种生物特征,例如,与氧气相比,这种生物特征更容易检测。但是,收集额外的数据以获得更完整,更高分辨率的可能有人居住的行星的价格并不便宜。

加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室的天体化学家摩根·凯布尔说,生命迹象的复杂性可能难以克服,但这也非常令人兴奋。“我们在自己的太阳系中看到了这种多样性,这可能反映了其他地方系外行星的丰富性。这给了我很大的希望去寻找有趣的世界,这些世界可能不像地球,挑战我们对生命的认识,而对我们所不知道的生活。”

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