新研究说甲烷是外星生物存在的关键生命特征

　　如果宇宙中有丰富的生命，大气中的甲烷可能是天文学家探测到地球以外存在生命的第一个迹象。尽管非生物过程可以产生甲烷，但美国加州大学圣克鲁兹分校科学家的一项新研究，可以证明生物活动是岩石行星大气中甲烷的来源。
　　对于人类来说，发现地球以外生命的证据，来自对遥远行星的望远镜观测，寻找行星带有暗示生物活动的大气化学物质。3月28日发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文指出，如果在围绕宜居带运行的岩石行星的大气中发现甲烷，这可能是第一个可检测到的外星生命迹象。
　　研究人员研究了各种非生物甲烷来源，并评估了它们维持富含甲烷的大气的潜力。其中包括火山，大洋中脊、热液喷口和构造俯冲带等环境中的反应和彗星或小行星的撞击。
　　甲烷是最简单的有机物，由四个氢和一个碳构成。甲烷作为生物特征的理由源于它在大气中的不稳定性。由于光化学反应会破坏大气中的甲烷，因此必须不断补充以保持高水平。
　　研究人员指出，即使外星生命的生物化学与地球生物圈的生物化学完全不同，但对于任何碳基生命来说，甲烷生成都是一种明显而简单的代谢策略。
　　如果没有生命有机体的持续补充，甲烷就不会在可居住的岩石行星的大气中持续很长时间。而非生物过程，如火山作用或大洋中脊和热液喷口的化学反应，很难在不留下表明甲烷不是生物产生的指纹的情况下维持补给。
　　例如，喷出气体的火山会同时释放甲烷和一氧化碳，但生物活动往往会吞噬一氧化碳并降低其大气浓度。因此，研究人员指出，非生物过程不能像在地球上那样轻易地产生富含甲烷和二氧化碳但一氧化碳很少或没有一氧化碳的岩石行星大气。
　　该研究强调在评估潜在的生物特征时需要考虑整个行星环境。研究人员得出的结论是，对于围绕类太阳恒星运行的岩石行星，如果大气中除了甲烷也含有二氧化碳，甲烷比一氧化碳更丰富，而且不是非常富含水分，那么大气中的甲烷更有可能被认为是生命的强烈迹象。
　　寻找地外生命一直是天文学界一项最重要的使命之一。詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）这个具有无与伦比灵敏度的太空天文台于去年升空，它正准备今年晚些时候进行首次观测。JWST的一项任务就是在其视线范围内对系外行星上的潜在生物特征进行识别，这些生物特征是生命的迹象。而该研究无疑为JWST的搜寻工作提供了一份具体的指南。
　　该研究的主要作者、加州大学圣克鲁兹分校天文学和天体物理学研究生玛吉汤普森（MaggieThompson）说：JWST将彻底改变我们对系外行星的理解，并使我们能够开始表征岩石、可能适合居住的世界的大气。我很高兴看到JWST发现了什么，以及它发现了哪些有趣的目标，我们希望用未来的望远镜继续观察。
　　科学家指出，甲烷的分子特性与JWST在近红外波长的最佳观测点一致，使其成为寻找外星生命的特别重要的化合物。汤普森解释说：甲烷在JWST最敏感的近红外区域的吸收特性比分子氧（O2）和臭氧（O3）的吸收特性强，这使得甲烷比氧气更容易被检测到。
　　汤普森说：我们想为解释观测提供一个框架，所以如果我们看到一颗含有甲烷的岩石行星，我们就知道需要哪些其他观测才能使其成为有说服力的生物特征。
　　系外行星开普勒62e的想象图（NASA）系外行星开普勒62e的想象图（NASA）