我们家里的一氧化碳探测器警告说，这种无色无味的气体正在危险地积聚，通常把它与死亡联系在一起。天文学家们也普遍认为，一颗行星大气中一氧化碳的积累将是毫无生气的必然迹象。现在，加州大学河滨分校(UC riversi德)领导的一个研究小组提出了相反观点：天空中的一氧化碳探测器实际上可能会提醒我们注意一个遥远的外星世界，那里充满了简单的生命形式。该研究的主要作者、加州大学洛杉矶分校地球科学系NASA博士后项目研究员爱德华施威特曼(Edward Schwieterman)说：随着詹姆斯韦伯太空望远镜两年后的发射，天文学家将能够分析一些岩石系外行星的大气层。
博科园-科学科普：忽视有生命居住的外星世界将是一种耻辱，因为我们没有考虑到所有可能性。在2019年3月19日发表在《天体物理学》期刊上的一项研究中，Schwieterman团队利用生物圈和大气中的化学计算机模型，确定了两种有趣的场景，其中一氧化碳很容易在“活着”的行星大气中积聚。在第一个场景中，研究小组在我们星球的遥远过去找到了答案。在现代富氧的地球上，一氧化碳无法积聚，因为大气中的化学反应很快就会破坏这种气体。但是30亿年前，世界是一个非常不同的地方。海洋中已经充满了微生物，但大气中几乎没有氧气，太阳也变得昏暗得多。
半人马座比邻星是一颗红矮星，也是地球上已知最接近的恒星，它的轨道由一颗岩石行星环绕，有可能维持液态水的存在(艺术的描述概念图)。图片：NASA, ESA, G. Bacon (STScI)
研究小组的模型显示，这个古老版本有人居住的地球可以将一氧化碳含量维持在大约百万分之一水平：比今天大气中每十亿分之一百的一氧化碳含量高出几个数量级。该研究的共同作者之一、加州大学洛杉矶分校地球科学系生物地球化学教授、加州大学洛杉矶分校替代地球天体生物学中心主任蒂莫西莱昂斯(Timothy Lyons)说：这意味着可以预期，在有生命居住但氧气匮乏的太阳系外行星大气层中，一氧化碳含量会很高。这是一个完美的例子，说明团队的研究是利用地球的过去作为在宇宙其他地方寻找生命的指南。第二种情况更有利于一氧化碳的积聚：像比邻星(Proxima Centauri)这样的红矮星周围的光化学物质。比邻星距离我们的太阳最近，距离我们4.2光年。
该团队的模型预测，如果围绕这样一颗恒星的行星上有生命居住，并且富含氧气，那么应该预计一氧化碳的含量会非常高——从百万分之百到百分之几不等。Schwieterman说：考虑到这些行星所处的不同天体物理环境，我们不应该惊讶地发现微生物圈促进了一氧化碳的高水平。然而，据我们所知，这些地方肯定不是人类或动物生活的好地方。在半人马座比邻星和其他类似恒星宜居带中发现了地球大小的岩石行星，这意味着它们可能含有液态水，而液态水是生命的基本成分。这些行星很可能是计划于2021年3月发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜进一步鉴定的目标。
一氧化碳是半人马座比邻星(Proxima Centauri)等红矮星宜居带内富氧现代类地大气模拟透射光谱的一个显著特征。图片：Schwietermanet al. 2019
目前研究是一项广泛努力的一部分，目的是为这些未来任务做准备，方法是对可能是有生命居住世界证据的不同大气气体组合进行分类，即所谓的生物特征气体。一些气体，如一氧化碳，曾被认为是“抗生素信号”（一颗行星上没有人类居住的证据）如果有足够多的气体被远程探测到的话。但这些假设只适用于特定的情况。尽管其他研究已经完成了包括一氧化碳在内的系外行星光化学模型，但还没有人以如此系统的方式关注类地系外行星上的一氧化碳。现在我们有了一本指南，可以确定一氧化碳含量与光合生物圈的含量是否相符。
博科园-科学科普｜研究/来自:加州大学河滨分校/Sarah Simpson
参考期刊文献:《天体物理学》
DOI: 10.3847/1538-4357/ab05e1
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