新的研究找到可以分辨生命与生命假象的方法,让在遥远世界寻找外星人的工作变得更简单。研究将重点放在系外行星大气中的生物识别特征(Biosignature)。
华盛顿大学的研究人员认为氧(一种生物识别特征)是在我们的太阳系外寻找生命的关键。
但即使行星上有氧也不代表有生命。例如金星上有氧与二氧化碳,但其大气太热且有酸性,无法维持生命,因此氧只是个“假阳性(False Positive)”。
科学家在寻找生命时需要排除这种假阳性,而研究人员宣称他们已经找到一个方法可以简单做判定。当行星通过其主恒星前方,使用光谱仪观察行星大气中可见光之光谱特征。
研究的主要作者,天文学博士生Edward Schwieterman在一份声明中说:“我们希望在排除这些系外行星的假阳性之后,确认是否能观察到什么。我们在论文中称这些现象为『生物识别特征假象(Biosignature Impostors)。』”
Schwieterman继续说:“想要在我们的太阳系外这巨大规模范围找到潜在生命,我们要确定有用对方法。在解析系外行星的光线时,我们知道要找的是什么,还有哪些东西可能会误导我们。”
以往的研究发现,有些世界可以用非生命方式制氧。通常在绕行低质量恒星的行星上会发生。这种恒星比我们的太阳小也比较暗,是宇宙中最常见的。
在这些研究基础上,此研究的作者找到可以辨识非生物的方法:当恒星的紫外线分解二氧化碳分子时会释放氧原子,进而形成氧气,地球大气中有这类型的氧。
但当研究人员用电脑模型计算,知道这种过程不仅会产生氧气,也会产生一氧化碳,因此氧的存在并不是发现生命的重要指标。
Schwieterman说:“因此如果在岩质行星的大气中同时看到二氧化碳与一氧化碳,我们就知道即使将来检测出氧气,这个行星也不见得有生命存在。”
研究人员也发现非生物氧是因恒星光线分解行星大气中的水,使氢气从大量氧气中分离脱出造成的,比地球大气历史上的氧都多。
Schwieterman指出在这种情况下,氧分子彼此之间频繁碰撞,产生短暂的对氧分子,成为拥有独特征的O4分子。
Schwieterman说:“这种O4的特征可以在恒星紫外线穿透行星大气的光谱中检测出,在反射光中也可以看到很多。看到O4特征暗示着大气中有太多氧气,不太可能是以生物方式制造的。”
他继续说:“有了这些方法,我们可以更快速将目标移到其他可能真正有生物识别特征氧气存在的星球。”
Schwieterman与其同事相信这个研究将会帮助科学家们使用(将于2018年升空)詹姆斯韦伯太空望远镜研究系外行星上生命的可能性。
此研究由NASA天体生物学研究所赞助,发表于天文物理期刊通讯。