如何通过化学信号判定行星上是否有生命存在？

（本文为网易科学编译稿件）

网易科技讯8月29日消息，据国外媒体报道，上周科学家宣布发现了一颗新的宜居类地行星 b，其距离地球仅为4光年，是恒星比邻星( )的其中一颗行星。与所有的科学新发现类似， b带给我们的问题要比发现的更多。虽然很多专家称其质量与地球相似，而且公转轨道距离恒星不远也不近，可以支持液态水的存在。但除此之外，所有的一切都是纯属猜测。 b是否存在大气层？其地表如何？最重要的是，是否有生命的迹象？

《福布斯》撰稿人伊森·西格尔（Ethan ）告诉我们，对于 b的存在“持怀疑态度是相当重要的”。他解释称，几年前也有报道称在恒星周围存在一颗类似行星，但很快就被证伪。

而《华盛顿邮报》作家乔尔·阿亨巴赫（Joel ）同时指出，诸如关于 b报道中所称的“宜居区”以及“类地”等概念，并不意味着真的适合人类“居住”或是“就像地球”。在我们自己的太阳系中，火星和金星同样处于宜居区，并不适合人类居住，也并未发现有生命存在的迹象。

现在，让我们更进一步，再谈谈关于类地行星上生命存在的相关迹象。在最基本的层面，生命的存在会引发一系列特定的化学凡因后果。这意味着在在宇宙中探索生命存在也是一个化学范畴的问题。

这可以说是在合适的地方寻找合适的分子组成。科学家无须到访 b，而仅需通过功能强大的天文望远镜开始这一过程。根据麻省理工学院天体物理学家萨拉·西格（ Sara ）的概述，寻找分子是一个有步骤的逻辑问题：

“要确定一个行星是否存在生命迹象，仅仅知道这个星球由岩石组成，或是处于宜居区都是不够的。我们需要观察行星的大气组成，分析行星大气层的温室效应大小，从而判断该行星的表面温度是否适于生命存在。接下来要确定这颗行星的大气成分是否宜居。而最具挑战性且最令人兴奋的是，我们还可通过分析大气成分来确定是否有生命存在。”

然而遗憾的是，迄今为止在寻找外星生命的过程中尚未发现确凿相关化学证据。地球大气的主要成分是氮气和氧气，此外还包含了少量水蒸汽、甲烷以及一氧化氮等。所有这些成分都是化学分析的出发点。如果 b的大气中有水蒸汽的存在，可以作为星球表面存在液态水的证据。如果研究人员能够在大气中发现含量丰富的氧气，也可能是植物或某些微生物存在的标志，因为它们在光合作用过程中产生氧气。

当然，也可能大气中没有这些成分，况且生命迹象也不是氧气存在的唯一解释。事实上，氧气也可以通过地质活动来产生。最近的研究甚至表明恒星产生的紫外线可以破坏水分子或是二氧化碳，从而游离出氧气分子。

对于氧气的存在并不等同于生命的存在，西格继续解释称，恒星发出多种波长的光辐射，其中包括红外线以及紫外线。每颗恒星都有自己特定的光谱，而这会影响到其行星的大气化学成分。 b是恒星比邻星的一颗行星。而比邻星是一颗红矮星，其辐射的紫外线与我们的太阳有所不同。西格指出宇宙中有适合人类居住的星球吗，相比于地球大气层，比邻星紫外线对 b大气中羟基自由基的带来的反应要更低，氧气分子的破坏性要小。西格称，“如果氧气不被紫外线破坏，那么即便是很少量的氧气，包括地质活动中产生的氧气，也能通过时间得以慢慢积累，从而在大气中达到一个较高的水平。”

这么听起来，对氧气的分析有些令人失望。但是，有关生命的化学信号依旧可以被找到，只是比氧气这种单一分子要复杂很多。西格所带领的一个麻省理工学院研究团队正在开发生命迹象分子数据库。该数据库中包含成千上万中分子。去年4月份，西格的团队在天体生物学杂志上撰文指出，数据库的建立是通过对分子库按照一定的标准进行筛选宇宙中有适合人类居住的星球吗，找到最有可能代表生命迹象的气体。

为什么会有如此多的分子？西格称，“除了氧气分子，天文学家也可以考虑其他气体会代表生命存在，包括甲烷、一氧化氮、二甲基硫醚等等。尽管数据库中包含了诸多分子的详尽研究，但我还是担心这份清单太过有限。”

当然，我们没有理由相信，其他适合居住的行星表面的化学物质以及大气成分都和地球类似。地球上的生命产生了成千上万种气体成分，西格的团队将其一一搜集，也仅仅是其他行星存在生命迹象的潜在依据。以地球大气中的微量甲基氯和甲基溴为例，这是海洋中的浮游生物所产生的两种化合物。其在地球大气中的含量非常低，但也有可能在其他行星高度聚集。

最后，没有哪一种气体是生命在另一个世界存在的确凿标志。即便是确定了精确的气体组成比例和浓度，在另一个星球也会大不一样。

事实上，这就是一个寻宝的故事，游戏已经开始，尚未结束。（晗冰）

本文到此结束，希望对大家有所帮助。