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為什么極大地縮小了宇宙高級生命的探索范圍？

2019-07-29 14:41 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

為什么極大地縮小對宇宙中高級生命的探索范圍？科學(xué)家們可能需要重新考慮對太陽系外有多少顆行星可能擁有豐富多樣的生命的估計。在一項的研究中，加州大學(xué)河濱分校領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)行星的大氣中有毒氣體的積聚，使它們不適合我們所知的復(fù)雜生命。

傳統(tǒng)對外星生命的大部分研究都集中在科學(xué)家們所稱的“宜居帶”上。宜居帶的定義是，從一顆溫度足夠高的恒星到一顆行星表面可能存在液態(tài)水的距離。

這種描述適用于基本的單細胞微生物，但不適用于像動物這樣的復(fù)雜生物，包括從簡單的海綿到人類的一切。該研究小組的成果發(fā)表在2019年6月10的《天體物理學(xué)》上。研究表明，考慮到某些有毒氣體的預(yù)測水平，復(fù)雜生命的安全區(qū)域至少會縮小一半，在某些情況下甚至完全消除。研究的共同作者之一、加州大學(xué)洛杉磯分校地球與行星科學(xué)系著名生物地球化學(xué)教授、替代地球天體生物學(xué)中心(Alternative Earth Astrobiology Center)主任蒂莫西萊昂斯(Timothy Lyons)說：

這是第一次考慮到地球上生命生理極限來預(yù)測宇宙中其他地方復(fù)雜生命的分布。想象一個‘適合復(fù)雜生命居住的地帶’，它被定義為一個安全地帶，在那里我們有可能找到支持我們今天在地球上發(fā)現(xiàn)的豐富的生態(tài)系統(tǒng)。研究結(jié)果表明，像地球這樣的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)不可能在傳統(tǒng)定義的宜居帶的大部分地區(qū)存在。利用計算機模型研究各種行星上的大氣氣候和光化學(xué)，研究小組首先考慮了二氧化碳。任何一個戴水肺的潛水員都知道，體內(nèi)過多的這種氣體是致命的。

但是離主星太遠的行星需要二氧化碳（一種強有力的溫室氣體）來維持高于冰點的溫度，包括地球。該研究的主要作者、與里昂合作的NASA博士后項目研究員愛德華·施威特曼(Edward Schwieterman)說：要在傳統(tǒng)宜居帶的外邊緣維持液態(tài)水，一顆行星需要的二氧化碳量將是地球目前的數(shù)萬倍，這遠遠超出了已知對地球上人類和動物生命有毒的水平。這項新研究的結(jié)論是，僅二氧化碳毒性就將簡單的動物生命限制在傳統(tǒng)可居住區(qū)域的一半以內(nèi)。

對人類和其他更敏感的高級動物來說，安全區(qū)域縮小到不到該區(qū)域的三分之一。更重要的是，某些恒星根本不存在安全區(qū)，包括太陽最近的兩個鄰居，比鄰星和TRAPPIST-1。這些溫度較低、亮度較低的恒星發(fā)出紫外線輻射的類型和強度可能會導(dǎo)致一氧化碳(另一種致命氣體)的高濃度。一氧化碳與動物血液中的血紅蛋白結(jié)合，血紅蛋白是一種通過身體輸送氧氣的化合物。即使是少量的氧氣也會導(dǎo)致身體細胞因缺氧而死亡。

一氧化碳不能在地球上積累，因為我們更熱、更亮的太陽會在大氣中引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，迅速將其摧毀。盡管研究小組最近得出結(jié)論，微生物圈可能能夠在一個一氧化碳含量豐富的星球上茁壯成長。但就我們所知，這些地方肯定不是人類或動物生活的好地方?？茖W(xué)家已經(jīng)證實有近4000顆行星圍繞太陽以外的恒星運行，但沒有一顆行星能夠親自造訪。他們實在是太遙遠了，最近的是半人馬座比鄰星b，目前的宇宙飛船需要54400年才能到達。

用望遠鏡探測它們大氣中某些氣體的豐度是目前研究這些所謂系外行星的唯一方法之一。克里斯托弗·萊因哈德(Christopher Reinhard)說：我們的發(fā)現(xiàn)提供了一種方法來決定我們應(yīng)該更詳細地觀察這些無數(shù)行星中的哪一個?？梢哉业蕉趸蓟蛞谎趸己靠赡苓^高、無法支持復(fù)雜生命的宜居行星。該團隊先前的研究發(fā)現(xiàn)已經(jīng)為下一代太空任務(wù)提供了信息，比如NASA提出的可居住系外行星天文臺。

例如，由于氧氣對地球上復(fù)雜的生命至關(guān)重要，而且可以被遠程探測到，研究小組一直在研究氧氣在不同行星的大氣中有多常見。除了地球，我們太陽系中沒有一顆行星擁有可以從遠處描述的生命。如果太陽系的其他地方存在生命，那么它就在巖石或冰的表面之下。因此，系外行星可能是我們發(fā)現(xiàn)更像地球宜居世界的最大希望。這向世人展示了地球是多么稀有和特殊，只會增強我們保護它的理由，據(jù)我們所知，地球是宇宙中唯一能夠維持人類生命的星球。