有毒气体是否会降低外星生命的可能性?

一项新研究表明,许多系外行星–世界轨道遥远的恒星–大气中可能有过量的有毒气体。如果是这样,那将使复杂生命形式的进化更加困难。

围绕一颗恒星运行的行星。

艺术家’的概念是地球上7个已知的地球大小的行星 陷阱一 系统。这些行星中的三个在宜居区域,但我们不知道’还不知道行星中有哪些气体’气氛。图片来自R.Hurt / NASA / JPL-Caltech /加州大学河滨分校.

生命在宇宙中有多普遍?我们仍然不’不知道答案,但持续的研究似乎表明 应该 有很多行星(和卫星)能够支持某种形式的生物学。但是,特别是高级生活呢?一种 新研究 这表明,具有高度进化的,复杂的生命形式的世界的数量可能少于某些人希望的数量。

同行评审 研究结果来自加利福尼亚大学河滨分校(UCR)的研究人员,并表明许多行星可能在其大气中积聚有毒气体,这将使更高级的生活难以发展。这些结果是 已发表天体物理学杂志 于2019年6月10日。

根据 蒂莫西·里昂(Timothy Lyons),UCR的生物地球化学家:

这是第一次考虑地球生命的生理极限来预测宇宙其他地方的复杂生命的分布。

该研究对“宜居地带,”恒星周围的区域,温度可能使液态水存在于岩石行星的表面。在某些情况下,高水平的有毒气体可能会使该区域变窄甚至消除。正如里昂所说:

想象一下“复杂生活的可居住区域”,它被定义为一个安全的区域,可以像今天在地球上那样为丰富的生态系统提供支持。我们的结果表明,像我们这样的复杂生态系统不能像传统上定义的那样存在于可居住区的大多数区域。

该图显示了5种恒星的宜居区域的宽度和距离。

该图描绘了传统可居住区的边界,以及恒星类型和一些已知的系外行星实例。图片来自Chester Harman / 维基百科/ CC BY-SA 4.0。

研究人员使用计算机模型研究了各种行星条件下的大气气候和光化学。最危险的气体之一是二氧化碳。远离恒星的行星– 在cluding 地球 –因为它是一种巨大的温室气体,所以需要它来保持高于冰点的温度。

但是那里’对于比地球更远离恒星的行星来说,这是一个陷阱。他们将需要更多的二氧化碳来保持温度,但是过多的气体可能对诸如动物和人这样的更高级的生命形式具有致命性。如 爱德华·施维特曼研究的主要作者指出:

为了在常规居住区的外围维持液态水,一颗行星将需要比当今地球多几万倍的二氧化碳。这远远超出了已知的对地球上的人类和动物生命有毒的水平。

为了简化动物的生活,这种二氧化碳水平可以将传统的可居住区域缩小到一半左右。对于更多进化的动物或人类,可居住区域减少到不到三分之一。

附近的新月行星,遥远的太阳与其他行星的点。

艺术家’s concept of 开普勒186f,是第一个在其恒星可居住区域内运行的,地球大小的系外行星。这样的世界也许能够维持生命,但是有毒气体可能会限制生命可以进化的程度。图片来自NASA Ames / SETI研究所/ JPL-Caltech /天文学.

另一致命气体是一氧化碳。没有’它在地球上的数量不多,因为太阳在大气中产生化学反应而将其破坏。但是对于某些绕轨道运行的行星 红矮星 –比太阳小,凉爽–强烈的紫外线辐射会在其大气中产生有毒的一氧化碳。正如施维特曼所说:

正如我们在地球上所知,这些肯定不是人类或动物生命的好地方。

然而,同一位研究人员确实早些注意到微生物的生命 可能会很好 在这样的环境中。

那么,由于有毒气体等因素,我们如何确定哪些系外行星适合生活,哪些可能不适合呢?目前唯一的方法就是用望远镜远程研究他们的大气。如 克里斯托弗·莱因哈德(Christopher Reinhard)新论文的另一位合著者说:

我们的发现提供了一种方法,可以决定应更详细地观察这些无数的行星中的哪些。我们可以找出二氧化碳或一氧化碳含量可能过高而无法维持复杂生命的宜居行星。

可以预见,最容易发现的生命就是地球上的生命’像地球上一样,改变其大气层。如果行星仅在地下具有生命(例如 可能 (例如,火星或欧罗巴和土卫二等土卫六的情况),尤其是在距离许多光年的地方很难找到。如果存在非常先进的生活,例如在发达的文明中,或者比人类更先进的生活,那么他们的生活可能会发现它们。 技术签名 或对地球环境的其他影响。但是高级生活需要有利的行星条件。

小树枝与阳光背光的四个年轻的绿色传单。

在地球上,二氧化碳对于植物生命是必不可少的,二氧化碳会从空气中吸收二氧化碳,然后将其与水和光混合,从而生成碳水化合物,这一过程称为 光合作用。但是过多的二氧化碳对于更复杂的生命形式可能是致命的。图片来自Jason Samfield / Flickr / CC BY-NC-SA /对话.

这项新研究可以根据行星的毒性,为可能的生命设定极限’气氛。这也提醒我们我们自己的星球多么珍贵,它充满了许多令人难以置信的多种形式的生命。正如Schwieterman所说:

我认为,展示我们的星球多么稀有和独特,只会增强保护它的理由。据我们所知,地球是宇宙中唯一可以维持人类生命的行星。

底线:当我们不这样做时’尚不知道生命可能在宇宙中有多普遍,确定哪些行星的大气中含有丰富的有毒气体将有助于缩小搜索范围,特别是对于让人联想到地球生命的更复杂的生命。

资料来源:有限的复杂生活区

通过加州大学河滨新闻

保罗·斯科特·安德森