科学家们找到了一种新的方式来利用现有的望远镜探测外层空间中的生命。该方法依赖于看起来与地球截然不同的世界，以及在寻找外星生命时很少考虑的气体。
科学家们发现了一种有前途的新方法来探测遥远行星上的生命，这种方法依赖于看起来和地球完全不同的世界，以及在寻找外星生命时很少考虑的气体。
在最新的《天体物理学杂志快报》论文中，加州大学河滨分校的研究人员描述了这些气体，这些气体可以通过詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST）在系外行星的气氛中检测到——也就是在我们太阳系之外的行星。
这些气体被称为卤代甲烷，它们由一个甲基组组成，甲基组包含一个碳原子和三个氢原子，连接到一个卤素原子，如氯或溴。它们主要由地球上的细菌、海藻、真菌和一些植物产生。
在寻找卤代甲烷的一个关键方面是，类似地球的系外行星太小、太暗，无法被JWST观察到，而JWST是目前在太空中最大的望远镜。
相反，JWST需要瞄准围绕小型红星运行的大型系外行星，这些行星拥有深邃的全球海洋和厚重的氢气氛，称为海洋行星。人类无法在这些世界上呼吸或生存，但某些微生物可能在这样的环境中繁盛成长。
“与类似地球的行星不同，那里大气的噪声和望远镜的限制使得探测生物标志物变得困难，而海洋行星提供了一个更清晰的信号，”加州大学河滨分校的天体生物学家兼论文共同作者埃迪·施维特曼说。
研究人员认为，寻找海洋世界上的卤代甲烷是目前最佳战略。
“在类似地球的行星上，氧气目前很难或不可能被检测到。然而，海洋世界上的卤代甲烷提供了现有技术下的独特检测机会，”UCR行星科学家兼论文第一作者米凯拉·梁说。
此外，寻找这些气体可能比寻找其他类型的生物标志气体更容易。
“寻找卤代甲烷的一个巨大好处是，你可能只需13小时内就能在詹姆斯·韦布上发现它们。这与寻找氧气或甲烷等气体所需的望远镜时间相似或更短，”梁说。“减少望远镜使用时间意味着成本更低。”
尽管生命形式确实在地球上产生卤代甲烷，但这种气体在我们的气氛中浓度很低。由于海洋行星具有如此不同的大气成分并且围绕不同类型的恒星旋转，因此这些气体可能会在其大气中积累，并且可以从光年之外被探测到。
“如果我们发现这些微生物，它们将是厌氧的。它们将适应于一种非常不同的环境，我们无法真正想象那是什么样子，只能说这些气体是它们代谢的合理产物，”施维特曼说。
这项研究建立在先前对不同生物标志气体的研究上，包括二甲基硫，这也是生命的另一种潜在迹象。然而，卤代甲烷似乎特别有前途，因为它们在红外光中的强吸收特征以及在氢主导的大气中可能的高积累。
尽管詹姆斯·韦布目前是进行这项探索的最佳工具，但未来的望远镜，比如提议的欧洲生命任务（LIFE），可能会使得探测这些气体变得更加容易。如果LIFE在2040年代如提议那样发射，它可能在不到一天的时间内确认这些生物标志的存在。
“如果我们开始在多个行星上找到卤代甲烷，那将表明微生物生命在宇宙中是普遍存在的，”梁说。“这将重塑我们对生命分布的理解以及导致生命起源的过程。”
展望未来，研究人员计划扩展这一工作到其他行星类型和其他气体。例如，他们已经对来自萨尔顿海的气体进行了测量，萨尔顿海似乎会产生卤代气体，如氯仿。“我们想测量在地球极端环境中产生的其他物质，这些物质在其他地方可能更常见，”施维特曼说。
即使研究人员正在推动探测的边界，他们也承认直接取样系外行星大气仍超出当前能力。然而，望远镜技术和系外行星研究的进展，可能有一天将我们拉近回答人类最大的问题之一：我们是孤独的吗？
“人类短期内不会访问系外行星，”施维特曼说。“但知道在哪里寻找，以及寻找什么，可能是寻找地球以外生命的第一步。”
