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韋伯望遠(yuǎn)鏡在尋找外星生命將需要追蹤的東西:甲烷

時(shí)間:2022-03-29 11:54:31 來源: cnBeta.COM


據(jù)了解,韋伯望遠(yuǎn)鏡的作用是闡明黑洞、確認(rèn)我們對宇宙大爆炸的認(rèn)識是正確的以及如果它們真的存在甚至可以找到外星生命的最初跡象。或許最大的謎團(tuán)是,在宇宙中是否有人或有東西活著......或我們是否完全是孤獨(dú)的。

為了解決這個(gè)問題,科學(xué)家們周一在《Proceeding of the National Academy of Science》上發(fā)表了一篇論文。這篇文章解釋了韋伯在追尋外星生命時(shí)應(yīng)該尋找的東西。針對這個(gè)問題,簡短的答案是甲烷--一種擁有四個(gè)氫和一個(gè)碳的分子。但如果我們真的想完善我們的外星獵手手冊,那么故事還有很多內(nèi)容。

來自加州大學(xué)圣克魯茲分校的天體物理學(xué)家、該研究的論文共同作者Joshua Krissansen-Totton在一份聲明中說道:“有兩件事可能會出錯(cuò)--你可能誤解某些東西為生物特征,結(jié)果得到一個(gè)假陽性,或你可能忽略某些真正的生物特征。我們想開發(fā)一個(gè)框架以幫助避免跟甲烷有關(guān)的這兩個(gè)潛在錯(cuò)誤。”

退一步講,為什么我們?nèi)祟愊Mf伯在系外行星上搜索甲烷,而不是,比如說氧氣?要回答這個(gè)問題并不容易。韋伯發(fā)現(xiàn)生物特征也就是生命跡象的方式是通過捕捉光的吸收波長展開的。基本上,不同的分子或元素會吸收不同的波長--而大氣中氧氣的吸收特性是相當(dāng)難以捕捉的。

加州大學(xué)圣克魯斯分校的天體物理學(xué)家、這項(xiàng)新研究的論文第一作者M(jìn)aggie Thompson在一份聲明中說道:“氧氣經(jīng)常被談?wù)摓樽詈玫纳锾卣髦唬赡芎茈y被JWST探測到。”

從本質(zhì)上講,氧氣可能潛伏在一顆系外行星上,但很容易被錯(cuò)過。但另一方面,甲烷并不難通過吸收機(jī)制被發(fā)現(xiàn)。另外,甲烷對我們星球上的生命相當(dāng)重要,所以它也可能是一個(gè)很好的生命指標(biāo)。

“如果你在一個(gè)巖石行星上探測到大量的甲烷,你通常需要一個(gè)巨大的來源來解釋,”Krissansen-Totton說道,“我們知道生物活動(dòng)在地球上創(chuàng)造了大量的甲烷,可能在早期地球上也是如此,因?yàn)橹圃旒淄槭且患喈?dāng)容易的新陳代謝的事情。換言之,地球上的生物過程--包括人體的生物過程--經(jīng)常和容易釋放甲烷。”

對這一點(diǎn)進(jìn)行逆向工程并在宇宙中的某顆巖石行星上發(fā)現(xiàn)甲烷意味著一種生命體,甚至可能像我們一樣,可能已經(jīng)制造了甲烷。但要記住的是,該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是在韋伯掃描此類生命體時(shí)消除任何疑慮或假陽性。

Thompson表示:“一個(gè)分子并不能給你答案--你必須考慮到這個(gè)星球的全部情況。甲烷是拼圖中的一塊,但要確定一個(gè)星球上是否有生命你必須考慮它的地球化學(xué)、它如何與它的恒星相互作用以及在地質(zhì)時(shí)間尺度上能夠影響一個(gè)星球的大氣的許多過程。”

雖然我們知道基于地球的生命肯定會產(chǎn)生甲烷,但一些非生命的東西也會產(chǎn)生這種分子。研究人員指出,火山、洋脊、熱液噴口、甚至小行星撞擊都可能產(chǎn)生大量的甲烷并將其推向大氣層。

所以科學(xué)家必須要確保,如果韋伯在宜居帶的巖石行星上發(fā)現(xiàn)甲烷,也就是每個(gè)恒星系統(tǒng)中最有可能承載生命的區(qū)域,它不僅僅是發(fā)現(xiàn)非生物甲烷。

因此,在分析了什么可能將非生物甲烷跟生物甲烷區(qū)分開來之后,研究人員想出了一個(gè)可靠的經(jīng)驗(yàn)法則,即當(dāng)韋伯最終在一顆巖石行星上探測到這種分子,那么意味著該行星圍繞著一顆類似太陽的恒星運(yùn)行并位于宜居區(qū)。

研究人員指出,如果該行星的大氣層除了甲烷之外還有大量的二氧化碳、甲烷比一氧化碳多得多且該行星似乎沒有極其豐富的水成分,那么我們可能就能排除假陽性的情況了。如果不屬于以上任何一種情況,那么它可能來自非生物來源,如地面上的某種火山。

然而在未來,如果我們要實(shí)現(xiàn)尋找我們星球以外的生命這一看似不可能的壯舉,Krissanen-Totten認(rèn)為必須用這種思路進(jìn)行更多的研究。“這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是甲烷作為生物特征的最明顯的假陽性。巖質(zhì)系外行星的大氣層可能會讓我們感到驚訝,我們將需要謹(jǐn)慎地進(jìn)行解釋。”


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