觀測系外行星,為何甲烷比起氧氣是更強力的「生命特徵」

作者 | 發布日期 2021 年 01 月 07 日 8:45 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


讓天文學家盼望了十幾年的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡預計今年 3 月發射升空,它的工作之一便是觀測系外行星的大氣並尋找生物特徵成分——氧氣對吧?實際上,氧的存在不一定是最可靠的生命指標,或許甲烷才是。

尋找地外生命時,在行星大氣中尋找氧的特徵似乎顯而易見,但地球的歷史告訴我們事實並非如此。當今地球的大氣中約含 21% 的氧氣,大部分來自生物的光合作用產生,不過整整花了約 10 億年累積。如果我們觀察一顆系外行星,因為沒有發現氧氣而略過它,或許會錯過藍綠藻才剛誕生的星球。

在最新的研究中,科學家分析了甲烷之於生命指標的有效性。他們表示,行星大氣中的大量甲烷不太可能來自火山活動,並且很可能與生命起源相關。研究人員使用熱力學模型分析類地行星的火山活動是否會將甲烷和二氧化碳排放到大氣中,他們發現火山不太可能產生與生物來源相當數量的甲烷。

▲ 古代地球的火山活動非常活躍,當時產生的岩漿可能是現代地球的 25 倍。(Source:Tim Bertelink, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons)

這主要是因為氫傾向留在岩漿中,限制了火山活動排出的氫,也限制了行星大氣中甲烷的含量。另一個原因是甲烷較容易從低溫的岩漿溢散,而地球大部分的岩漿溫度較高。如果甲烷真的因為火山活動大量產生,也應該會有相應的二氧化碳產生,如果在系外行星的大氣中檢測到大量甲烷而沒有相應的二氧化碳,將有可能是強烈的生命特徵。

研究人員也表示,這項研究是基於我們對地球和太陽系中其他岩質天體的了解,能否應用在太陽系以外需要更多謹慎的分析來驗證。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:Unsplash

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