氧氣

一個(gè)人可以一天不吃飯，一天不喝水，但是一分鐘不呼吸就可能堅(jiān)持不住。我們體內(nèi)有脂肪可以儲(chǔ)存能量，細(xì)胞內(nèi)也有水分可以利用，但是必須持續(xù)有氧氣的攝入才能完成人體的各項(xiàng)機(jī)能。

在地球的大氣層中，氧氣占了大概21%的比例，我們通過呼吸攝入這些氧氣，才能賴以生存。一旦沒有氧氣，地球上的生物幾乎就會(huì)全部死亡。

因此，不論是尋找人類的第二家園，還是潛在有可能孕育生命的系外行星，我們都會(huì)重點(diǎn)關(guān)注這些星球上是否有氧氣。

但是這里有一個(gè)問題：地球也不是一開始就有這么多氧氣的。實(shí)際上，科學(xué)家的研究表明，地球大氣在擁有足夠的氧氣支持需要呼吸氧氣的動(dòng)物生存之前，還經(jīng)歷過一段非常漫長(zhǎng)的缺氧時(shí)期，這段時(shí)期可能長(zhǎng)達(dá)10億年。直到藍(lán)藻之類的厭氧生物出現(xiàn)，產(chǎn)生出大量的氧氣，改變了地球的環(huán)境。

（圖片說明：早期地球假想圖）

因此，有些科學(xué)家一直在思考：如果我們觀測(cè)到的某顆行星，恰好類似于只有藍(lán)藻的地球，難道就要因?yàn)樗拇髿庵袥]有氧氣而放棄嗎？如果是這樣，那么我們恐怕已經(jīng)錯(cuò)過了許多可能已經(jīng)孕育了厭氧生物的星球！

那么，我們是否還有其他的指標(biāo)，去檢驗(yàn)生物存在的可能性呢？

甲烷

自華盛頓大學(xué)地球和空間科學(xué)系的Nicholas Wogan和虛擬行星實(shí)驗(yàn)室的Nicholas Wogan最近在《行星科學(xué)雜志》發(fā)表了他們的最新研究成果，他們指出：相比于氧氣，甲烷的大量存在似乎更有可能預(yù)示著生命的痕跡，我們未來可以通過甲烷來判斷一顆行星上是否孕育了生命。

他們認(rèn)為，一顆類地行星上如果出現(xiàn)大量的甲烷，那么它大概有兩種可能來源，其一是行星表面的生物，另一個(gè)就是火山噴發(fā)。因此，如果我們能夠排除火山這種非生物因素，那就意味著這顆行星很有可能已經(jīng)孕育了生命。

那么，在如此遙遠(yuǎn)的距離上，我們?cè)撊绾未_定甲烷的來源呢？

火山Vs生物

他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)模型，來模擬類地行星上的火山噴發(fā)會(huì)將多少甲烷和二氧化碳釋放到大氣中。其中，他們一共設(shè)計(jì)了兩種環(huán)境：

純海洋行星：所有的火山都是海底火山；

類地行星：既有海洋也有陸地，兩種火山都有噴發(fā)。

通過對(duì)兩種情況的模擬，他們發(fā)現(xiàn)，不論是什么樣的行星上的火山，所產(chǎn)生的甲烷和二氧化碳比例都和生物存在的情況完全不同。這意味著，通過兩種氣體的比例來排除火山的因素是行得通的。

他們指出，造成這個(gè)現(xiàn)象的原因，就在于巖漿可以鎖住更多的氫元素。由于水（H2O）在巖漿中的溶解度比較高，會(huì)導(dǎo)致更多的氫元素留在巖漿里，減少了甲烷的比例。不僅如此，只有當(dāng)巖漿溫度比較低的時(shí)候，甲烷才會(huì)更容易被釋放出來，而普通的巖漿溫度都太高了。

尤其以地球?yàn)槔鹕絿姲l(fā)所產(chǎn)生的甲烷量以及幾乎可以忽略不計(jì)，這更加讓我們有理由相信，甲烷的量如果過多的話，則更有可能是來自于生物的生化反應(yīng)。

（圖片說明：本次研究中科學(xué)家繪制的一些圖像，a和b衡量的是海洋行星和海洋-陸地行星上甲烷的量，c和d代表的是甲烷生成量和巖漿溫度的關(guān)系）

而且，就算那些微乎其微的概率發(fā)生了，極特殊的條件下僅僅靠火山產(chǎn)生大量的甲烷，我們同樣有辦法證明這些甲烷并非來自于生物。

目前的考古資料證明，地球在形成初期也經(jīng)歷過非常頻繁而又劇烈的火山噴發(fā)過程。那段時(shí)期，地球產(chǎn)生巖漿的量甚至可能達(dá)到今天的25倍之多，同時(shí)也的確產(chǎn)生了更多的甲烷。不過研究人員也注意到，在這個(gè)過程中，還有一種氣體會(huì)大量產(chǎn)生，那就是二氧化碳。

（圖片說明：早期地球表面環(huán)境假想圖）

對(duì)于系外行星，情況可能也是一樣的。因此，如果我們檢測(cè)到一顆系外巖石行星的大氣中有大量的甲烷，那么它就有可能已經(jīng)有生命在活動(dòng)了。如果我們還能對(duì)它的二氧化碳比例進(jìn)行觀測(cè)，就有可能排除掉火山噴發(fā)的因素，其孕育生命的概率更加提高。

除此之外，我們還可以通過一氧化碳來進(jìn)一步加強(qiáng)生命的信號(hào)。如果系外行星的大氣中一氧化碳含量足夠低，那么將會(huì)增加生命存在的可能，因?yàn)樯菀紫倪@些一氧化碳。而具有還原性的火山氣體則更容易提升一氧化碳的含量，所以一氧化碳含量足夠低，意味著這些甲烷更有可能不是來自于火山。

更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡

好了，如果甲烷確實(shí)能夠幫助我們尋找地外生命，那么接下來的問題就是：我們?cè)撊绾卧趲装偕踔翈浊Ч饽暌酝鈱ふ蚁低庑行巧系募淄槟兀苛硗?，我們?cè)撊绾谓Y(jié)合行星的環(huán)境，推測(cè)這些甲烷的來源呢？

工欲善其事，必先利其器。想要探測(cè)到這些秘密，我們就需要一臺(tái)非常強(qiáng)大的觀測(cè)設(shè)備，比如NASA即將在明年發(fā)射升空的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）。

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是比哈勃太空望遠(yuǎn)鏡更加先進(jìn)的新一代太空望遠(yuǎn)鏡，具有著極強(qiáng)的觀測(cè)能力。哈勃望遠(yuǎn)鏡的口徑只有2.4米，而JWST的口徑將可以達(dá)到6.5米。它不僅可以看得更遠(yuǎn)，還能看得更細(xì)，對(duì)于很多哈勃望遠(yuǎn)鏡力所不能及的信息，它都能夠觀測(cè)到，因此被科學(xué)家們寄予厚望。

在JWST發(fā)射之前，科學(xué)家們需要提前考慮好該如何使用它，才能保證它在升空后能夠更高效地運(yùn)行。而類似于這樣的研究，就是在為未來的JWST提供研究的方向，幫助科學(xué)家們更好地利用這臺(tái)強(qiáng)大的設(shè)備。

研究人員在論文的最后也指出，本次研究的結(jié)論都是來自于對(duì)地球環(huán)境的理解。在無數(shù)系外行星上，也許氣體的循環(huán)或者反應(yīng)并不和地球一樣，因此我們?nèi)匀恍枰罅康难芯?。不過，不論這次研究的結(jié)論是否正確，這都是我們科技發(fā)展的必經(jīng)之路。不管怎么說，隨著相關(guān)研究的不斷深入，我們距離地外生命也將會(huì)越來越近。

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