溫室氣體怎麼用？可作為探測外星生命新方法

未來，望遠鏡如詹姆斯韋伯太空望遠鏡(右)將觀測遙遠行星的大氣層，尋找生命存在的證據。地球(左上)在大氣中有多種氣體，其中幾種氣體揭示了生命的存在，這些氣體主要是氧氣和臭氧。新的研究發現，對於早期的地球(左下)，大量的甲烷和二氧化碳的結合將會提供可能的生命存在的跡象。圖片來源:美國國家航空航天局

隨著美國國家航空航天局(NASA)的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和其他新型巨型望遠鏡的出現，他們需要創新的策略來尋找其他行星上的生命跡象。華盛頓大學的一項研究發現了一種尋找生命的簡單方法，它可能比通過尋找氧氣來尋找生命更有前途，更有希望。

1月24日發表在《科學進展》上的這篇論文提供了一種新的方法來提供證據，證明遙遠的行星存在生命。

「尋找大氣中的氧氣作為生物特徵的想法已經存在很長時間了。這是一個很好的策略——沒有生命就很難製造出更多的氧氣，」通訊作者約書亞·克里森-托頓說，他是一名地球和空間科學學科的博士生。「但是我們不想把所有的雞蛋放在一個籃子里，要有備無患，尋找更好的方法。即使生命在宇宙中是很常見的，我們也不知道它是否會成為製造氧氣的生命。產生氧氣的生化反應非常複雜，在宇宙中可能非常罕見。」

這項新的研究著眼於地球上的生命歷史，也就是我們相對熟悉的這個居住的星球，是要找到地球大氣中含有不平衡的氣體混合物出現的時間，並且這些氣體是只能存在於活的有機體中，這些有機體包括從池塘的浮游生物到巨大的紅杉樹。事實上，生命進程中出現製造大量氧氣的能力的時間段，只佔地球歷史的八分之一。

通過更長遠深入的研究觀察，研究人員發現了一種新的氣體組合，可以提供生命存在的證據:甲烷加上二氧化碳，沒有一氧化碳。

「我們需要在一個表面有液態水的世界裡尋找相當豐富的甲烷和二氧化碳，並發現沒有一氧化碳，」論文合著者大衛·卡特林說，他是華盛頓大學地球和空間科學教授。「我們的研究表明，這種結合將是一個令人信服的生命跡象。更令人興奮的是，這是可行的，很可能會在不久的將來發現外星生物圈。

這篇論文研究了行星產生甲烷的所有方式——從小行星的撞擊，從星球的內部釋放，以及岩石和水的反應，發現如果沒有任何生物的話，行星上很難產生大量的甲烷，即使是哪些看起來與地球很類似的星球。

甲烷和二氧化碳一起被檢測到，特別是沒有一氧化碳的情況下，這是一種化學失衡，是生命存在的信號。這兩個分子代表了相反的氧化水平。二氧化碳中的碳可以儘可能容納更多的氧原子，而甲烷中的碳缺乏氧，取而代之的是容納了氧的化學對手氫。

「所以碳的氧化水平是兩個極端。而且，通過非生物過程而不產生一氧化碳，這是很難做到的。」 克里森-托頓說。「例如，有火山噴發出二氧化碳和甲烷的行星也一定會噴發出一氧化碳。而沒有檢測到一氧化碳，最可能的就是生物過程導致的。」

更重要的是，一氧化碳不會在有生命的星球的大氣中積聚。

「一氧化碳是一種很容易被微生物吞噬的氣體，」 克里森-托頓說。「所以如果你觀察到某顆星星大氣中一氧化碳很充足的話，這可能是一個線索，說明你正在觀察一個很可能沒有生物的星球。」

氧氣是尋找生命跡象的好方法，但這種新組合很有好處，是通過新的望遠鏡就可以觀測到的。

克里森-托頓說:「利用甲烷進行新陳代謝的簡單生命是無處不在的，而且在地球的大部分歷史中都存在。」「這是一件很容易做的事情，它可能比製造氧氣的生命更常見。隨著新的望遠鏡正在被開發上線，這絕對是我們應該尋找的。「

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！