我們應(yīng)當將系外行星的云層視為潛在的生命棲息地。
![]()
系外行星GJ9237d想象圖,這顆行星擁有泛著粉色的大氣。
NASA / ESA / Leah Hustak / Ralf Crawford
卡薩·薩根曾經(jīng)幻想木星云層中存在漂浮移動的“下沉者(Sinkers)”、“漂浮者(Floaters)”和“掠食者(Hunters)”。而近日以康奈爾(Cornell)大學莉吉婭·科埃略(Ligia Coelho)為首的一個科研團隊指出,在尋找外星生命的行動中,我們確實應(yīng)當將云層視為潛在的生命棲息地。
![]()
想象中生活在木星上的“下沉者”、“漂浮者”和“掠食者”。
Adolf Schaller
![]()
“漂浮者”。
Adolf Schaller
![]()
一群“漂浮者”。
Adolf Schaller
![]()
“掠食者”。
Adolf Schaller
在系外行星上尋找外星生命的方法目前主要有兩種。一是探測行星大氣層中的特定氣體,比如氧或甲烷;一是分析行星的光譜數(shù)據(jù)——尤其是當行星表面存在綠色植被時,光譜中會出現(xiàn)特殊的“紅邊”現(xiàn)象。但是天體生物學家通常會忽略行星大氣中的云層,因為它會阻礙人們使用上述兩種方法進行探測。
但云層卻也有可能是生命的棲息地。地球高層大氣中存在著多種微生物,比如純潔桿菌(Modestobacter)、玫瑰單胞菌(Roseomonas)和微球菌(Micrococcus)等。它們生活在距離地面21000至29000千米的高度。為了能夠承受紫外輻射,它們會分泌大量色素,這使它們能夠呈現(xiàn)出極其鮮艷的顏色,比如粉色和黃色。
在光譜學中,鮮艷的顏色是最容易被檢測到的。研究人員培養(yǎng)了這些從大氣中分離出來的微生物,并在“濕潤”和“干燥”兩種狀態(tài)下進行實驗,對它們產(chǎn)生的色素進行分析。使用這種方法獲得的數(shù)據(jù),在本質(zhì)上與太空望遠鏡觀測系外行星時獲得的數(shù)據(jù)類似。
根據(jù)這些數(shù)據(jù),研究人員使用系外行星光譜模擬軟件,建立了多種類地行星模型。其中包括“雪球世界”和“海洋世界”——二者都擁有大量的水,但前者大氣極其干燥,而后者陸地稀少。研究人員將攜帶有各種微生物群落的云層加入到這些行星的大氣中,然后對這些行星在各種情形下的光譜輸出特點進行了觀察。
結(jié)果顯示,在“濕潤”環(huán)境下,行星大氣的譜線特征鮮明且清晰可辨;而“干燥”環(huán)境下行星大氣的整體反射率更高。但與云中完全沒有微生物的情形相比,二者都有明顯差異。微生物的數(shù)量會對光譜特征的顯著與否產(chǎn)生巨大影響,云量的多少卻與其沒有多少關(guān)聯(lián)。模擬中,要使特征可供辨識,微生物必須占據(jù)行星云層的至少50%。
50%是個相當高的比例,卻還遠不及地球的水平。因此至少在理論上,我們能夠在外星云層中探測到這些生物的光譜特征,只是這些云層所包含的生物比例必須相當高。
研究人員稱,最重要的是,該研究為人們提供了一個生命光譜特征的數(shù)據(jù)庫,可供未來觀測時參考。
參考
How to spot life in the clouds on other worlds
https://astro.cornell.edu/news/how-spot-life-clouds-other-worlds
Colors of Life in the Clouds: Biopigments of Atmospheric Microorganisms as a New Signature to Detect Life on Planets like Earth
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae129a
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布,本平臺僅提供信息存儲服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.