大气季节可能预示着外星生命: 研究

科学家说，太阳系外潜在宜居行星大气中的生物产物可能有助于探测外星生命。根据发表在《天体物理学杂志快报》上的研究，这些被称为生物特征的大气生命指纹将使用下一代望远镜检测到，该望远镜可以测量光年之外的行星周围气体的成分。但是，基于对大气气体的单次测量的生物特征可能会产生误导。

现在，美国加州大学河滨分校 (UCR) 的科学家正在开发第一个基于地球大气季节性变化的动态生物特征定量框架。当地球绕太阳运行时，其倾斜轴意味着不同的区域在一年中的不同时间接收到更多的光线。这种现象最明显的迹象是天气和天数的变化，但大气成分也受到影响。例如，在包含世界大部分植被的北半球，夏季的植物生长导致大气中的二氧化碳含量明显降低。氧气的情况正好相反。

加州大学河滨分校 (UCR) 的斯蒂芬妮·奥尔森 (Stephanie Olson) 说: “大气季节性是一种有前途的生物特征，因为它在地球上受到生物调节，很可能发生在其他有人居住的世界上。”

奥尔森说: “根据季节性推断生命并不需要对外来生物化学有详细的了解，因为它是对环境季节性变化的生物反应，而不是地球特有的特定生物活动的结果。”

此外，极端椭圆的轨道而不是轴倾斜可能会在太阳系外行星或系外行星上产生季节性，从而扩大了可能目标的范围。研究人员确定了与表征氧气，二氧化碳，甲烷的季节性形成和破坏有关的机会和陷阱，并使用称为光谱学的成像技术进行了检测。他们还模拟了低氧含量的有生命的行星上的大气氧气波动，就像数十亿年前的地球一样。他们发现，臭氧 (O3) 是通过涉及生命产生的氧气 (O2) 的反应在大气中产生的，与弱氧合行星上的O2本身相比，它是氧气季节性变化的更容易测量的标记。

UCR的NASA博士后项目研究员Edward Schwieterman说: “我们现在对这些场景进行精确建模非常重要，因此可以设计未来的太空和地面望远镜来识别最有前途的生物特征。”

Schwieterman说: “在臭氧的情况下，我们需要望远镜包括紫外线功能，以便于对其进行检测。”

他说，寻找生命的挑战是从遥远的地方收集的数据含糊不清。假阳性-伪装成生命的非生物过程-和假阴性-地球上产生很少或没有生物特征的生命-都是主要问题。

Schwieterman说: “氧气和甲烷都是有希望的生物特征，但它们可以在没有生命的情况下产生。”

奥尔森说，观察氧气或甲烷的季节性变化会提供更多信息。