甲烷可能是地球以外生命的第一个可探测迹象

3月29日 22:33 引自:phys.org

如果可以排除非生物来源,行星大气中的甲烷可能是生命的迹象。该图总结了地球上已知的甲烷非生物来源,包括火山排气、大洋中脊、热液喷口和俯冲带等环境中的反应,以及小行星和彗星的影响。来源:©2022埃琳娜哈特利

如果宇宙中有丰富的生命,那么大气中的甲烷可能是天文学家能够探测到的地球以外生命的第一个迹象。虽然非生物学过程可以产生甲烷,但UC Santa Cruz的科学家的新研究建立了一系列情况,其中可以为生物活性作为岩石星球大气中的甲烷来源来制定有说服力的案例。

这尤其值得注意,因为甲烷是少数潜在的生命迹象之一,或“生物照片”,可以随时可检测到詹姆斯韦伯太空望远镜,这将在今年晚些时候开始观察。

“氧气经常被称为最好的生物炎之一,但随着JWST,Maggie Thompson(UC Santa Cruz的天文学家和天体物理学的研究生和新学习的主要作者)说,这可能会很难被淘汰。

尽管有一些关于甲烷生物炎的研究,但对甲烷所需的行星条件没有最新,专用评估是一种良好的生物环化。“我们希望为解释观察提供框架,所以如果我们看到一个带甲烷的岩石行星,我们知道它是一种有说服力的生物关联所需要的其他观察结果,”汤普森说。

3月28日在国家科学院的诉讼程序中发布,研究审查了各种非生物学来源的甲烷,并评估其潜力维持富含甲烷的气氛。这些包括火山; 在诸如中海脊,水热通风口和构造俯卧区等环境中的反应; 和彗星或小行星的影响。

甲烷作为生物环的情况源于其在大气中的不稳定性。由于光化学反应破坏了大气甲烷,因此必须稳定补充以保持高水平。

“如果你在岩石行星上检测到大量甲烷,你通常需要一个巨大的来源来解释这一点,”共同作者、加州大学旧金山分校萨根研究员 Joshua Krissansen-Totton 说。“我们知道生物活动会在地球上产生大量的甲烷,而且很可能在早期地球上也是如此,因为制造甲烷在代谢上是一件相当容易的事情。”

然而,非生物来源如果不产生可观察到的甲烷来源线索,就无法产生如此多的甲烷。例如,火山排出的气体会向大气中添加甲烷和一氧化碳,而生物活动往往容易消耗一氧化碳。研究人员发现,非生物过程不容易产生富含甲烷和二氧化碳且几乎没有一氧化碳的宜居行星大气。

该研究强调需要考虑评估潜在生物炎的完整行星背景。研究人员得出结论,对于岩石行星轨道绕太阳像恒星,大气甲烷更可能被认为是寿命的强烈指示如果大气也具有二氧化碳,甲烷比一氧化碳更丰富,而且极其水行星组合物可以排出。

“一个分子不会给你答案 - 你必须考虑到这个星球的完整背景,”汤普森说。“甲烷是拼图的一片,但要确定一个星球上的生命,你必须考虑其地球化学,如何与其明星进行互动,以及可以影响地球尺度的巨大的过程。”

该研究考虑了“假阳性”的各种可能性,并提供了评估甲烷生物充新性的指导方针。

Krissansen-Totton 说:“有两件事可能会出错——你可能会将某些东西误解为生物特征并得到误报,或者你可能会忽略一些真正的生物特征。” “通过这篇论文,我们希望开发一个框架来帮助避免这些潜在的甲烷错误。”

他补充说,要完全了解未来的任何甲烷检测,还有很多工作要做。“这项研究的重点是甲烷作为生物特征的最明显的误报,”他说。“岩石系外行星的大气可能会让我们感到惊讶,我们需要谨慎解释。未来的工作应该尝试预测和量化更多非生物甲烷产生的不寻常机制。”

除了Thompson和Krissansen-Totton,论文的合著者还包括UCSC大学天文学和天体物理学教授Jonathan Fortney、UCSC大学地球和行星科学助理教授Myriam Telus和华盛顿州西雅图大学的Nicholas Wogan。

版权所有 © 2019-2021 星知传媒(北京)有限公司. 京ICP备19032623号