近些年來,科學家們不僅侷限於地球上的物質研究,而是把目光放在了更遙遠的太陽系,甚至太陽系外。隨著人類已知的行星數量不斷增長,看到美國火星探測器發回的照片之後更加有理由相信:除了人類之外,宇宙中很可能還存在其他生命。但這其中也存在著一個問題,如果外星生命與地球生命完全不同,其所需要的化學物質和我們需要的不同怎麼辦呢?
為此,研究人員在《自然天文學》上發表了一項新研究,研究表明在利用大氣層這一條件尋找地外生命時,擴大研究範圍是最佳的方法。我們可以像關注地球或其他大氣層含有氧氣的近地行星一樣,去尋找一些大氣層中含有氫氣的行星,從而獲得更加廣泛的研究結果。
比如,當一顆系外行星經過其所在恆星的面前(相對與地球)時,我們可以對行星的大氣層進行探測。恆星發出的光必須通過行星大氣層才能到達地球,其中還有一些光會在這一過程中被吸收,通過觀察恆星的光譜,將其按照波長分解,研究人員就可以計算出行星大氣層中究竟有哪些氣體。如果通過該方法監測到的行星大氣化學成分與預想的不同,那麼就可以猜測這一變化是由於生命存在而出現的。
用地球舉例,地球的大氣層中含有甲烷,甲烷與氧氣可以自然反應生成二氧化碳,而地球大氣層中的甲烷就是需要生命過程不斷提供的,如果這個過程可以套用,那麼另一個行星的大氣成分也應該具有這樣的變化模式與邏輯。
研究人員認為,我們最應該研究的是那些大氣層中含有氫氣的行星。首先,氫氣與氧氣很難共存,他們之間的混合可以形成爆炸性氣體。此外,氫氣是所有分子中最輕的,很容易逃逸到太空中,而一顆碳質岩石行星要想捕獲氫氣,就必須具有足夠的質量——它的質量必須超過地球質量的2-10倍。
此外,研究人員還進行了實驗。結果證明,大腸桿菌等菌類可以在完全沒有氧氣的氫氣環境下生存和繁殖,同時還有各種酵母以及多種微生物都可以通過代謝氫存活並繁殖,其代謝產生的二甲基甲矽烷基、羰基硫和異戊二烯等幾十種氣體可以被視作生物存在的“特徵氣體”。這對我們認識並瞭解其他行星的生命跡象提供了很大的幫助。
同時研究人員表示,足夠濃度的氫可以充當溫室氣體。這可以使行星的表面保持足夠高的溫度以維持液態水。雖然研究人員認為在木星這樣的巨型氣態行星上發現生命的可能性十分渺茫,但是這一研究結論為我們的太空探索開闢了新的天地,讓我們有更大的空間去探索,就連之前探測未曾發現生命跡象的星球如今也將被納入繼續探測的範圍之內。