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搜尋外星生物不能緊盯著水不放 轉變想法或有意外發現

漫步宇宙 2018-06-26 21:51:58 閱讀:

從高空云層到地殼深處,地球上幾乎任何一個有之地都發現生命蹤跡。基于這一點,科學家在搜尋外星生命時通常聚焦允許地表液態水存在的宜居星球。但根據一項新研究,搜尋磷和鉬等生物必需性元素也能幫助科學家判斷一顆星球是否有能力孕育和支持生命存在。

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《E.T.外星人》海報

根據哈佛大學科學家進行的一項新研究,搜索外星生命不能緊盯著有水星球不放。以金星為例,金星當前的溫度足以熔化鉛,但根據2016年的一項研究,金星也曾是一顆宜居星球,直到7.15億年前。科學家認為如果金星上一度出現生命,它們仍可能潛伏在云層中。

研究論文作者、哈佛大學天文系主任阿維·勒布指出,已知生命需要的不僅僅是水,同時還需要其它一系列要素。以地球生命為例,氮和磷等元素對海洋所能容納的生命數量至關重要。蛋白質的合成離不開氮,氮和磷是DNA和RNA的關鍵成分。最近的幾項研究指出大約6.35億到8億年前,海洋中的可用磷量升高,幫助地球上的動物演化。

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如果金星上存在生命,可能就潛伏在云層中

為了確定生物必需性元素在外星生命演化過程中扮演的角色,研究人員將目光投向冰封地表下方存在液態海洋的星球——與木衛二“歐羅巴”和土衛二“恩克多拉斯”非常相似——分析這些元素的可獲取性。勒布指出:“人們一直懷疑木衛二和土衛二冰層下方的液態水中存在生命。美國宇航局和歐洲航天局都計劃造訪這兩顆衛星。”

在地球上,海洋磷的一個重要來源是通過酸性溫和的雨水對長英巖的侵蝕。通過熱液活動,海磷發生“逃逸”。此前進行的研究發現木衛二和土衛二也存在熱液活動。木星輻射不斷照射“歐羅巴”,產生氧化劑,氧化劑隨后進入“歐羅巴”的地下海洋,與硫化物發生反應,提高海水酸性。“歐羅巴”可能擁有足夠的磷來支持生命,但高酸性海水可能扼殺生命演化的機會。

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木衛二“歐羅巴”

此前進行的研究認為“歐羅巴”的地下海洋可能呈強堿性。新研究中,科學家計算出一顆星球的海洋到底呈中性還是堿性,以及是否存在熱液活動。研究論文主執筆人、哈佛大學天體物理學家馬納斯維·林加姆指出磷可能在幾百萬年時間內逃離地下海。聽起來時間很長,但與太陽系的年齡相比只是滄海一粟。

兩位科學家認為鉬、錳和鈷等微量金屬也是生物必需。林加姆指出鉬在一些酶中扮演至關重要的角色,尤其是在固氮方面。此外,鉬還能影響很多生物的蛋白質合成、新陳代謝和生長發育。在葉綠體通過光合作用產生氧的過程中,錳扮演重要角色。鈷在新陳代謝方面扮演一系列角色,包括形成維生素B-12的一個成分。

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土衛二“恩克多拉斯”

紐約羅徹斯特大學的天體物理學家亞當·弗蘭克表示:“適居區的概念可追溯到上世紀50年代。在此之后,我們發現了很多東西,例如地下海洋的存在。在研究適居性時,我們需要轉變想法,不能緊盯著水不放,這一點非常重要。除了水,特定元素和化學物質都是生命所必需的。”弗蘭克并沒有參與這項研究。

為了確定系外行星是否擁有生物必需性元素,我們不妨將目光投向它們的母星,通過觀測母星揭示它們及其衛星的構成。林加姆表示如果恒星存在某一種元素,便會在星光中產生獨特的光譜,為我們提供有關行星適居性的信息。

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超級地球藝術概念圖

如果一顆星球的生物必需性元素數量很少,可能影響它們孕育和支持生命存在的潛力。林加姆表示:“雖然新研究認為未來的木衛二和土衛二探索任務探測到生命的可能性極低,但卻是一個驗證我們模型的絕佳機會。我們希望未來實施更多類似探索任務。”

康奈爾大學行星學家喬納森·魯尼納警告稱,新研究進行的計算立基于簡單假設,我們必須牢記一點,行星和衛星要比我們認為的復雜得多。這是我們多年太空探索得出的一大教訓。新研究發現雖然不具有決定性,但對未來的觀測和探索任務仍有借鑒意義。

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