韦伯望远镜在寻找外星生命将需要追踪的东西：甲烷

据了解，韦伯望远镜的作用是阐明黑洞、确认我们对宇宙大爆炸的认识是正确的以及如果它们真的存在甚至可以找到外星生命的最初迹象。或许最大的谜团是，在宇宙中是否有人或有东西活着......或我们是否完全是孤独的。

为了解决这个问题，科学家们周一在《Proceeding of the National Academy of Science》上发表了一篇论文。这篇文章解释了韦伯在追寻外星生命时应该寻找的东西。针对这个问题，简短的答案是甲烷--一种拥有四个氢和一个碳的分子。但如果我们真的想完善我们的外星猎手手册，那么故事还有很多内容。

来自加州大学圣克鲁兹分校的天体物理学家、该研究的论文共同作者Joshua Krissansen-Totton在一份声明中说道：“有两件事可能会出错--你可能误解某些东西为生物特征，结果得到一个假阳性，或你可能忽略某些真正的生物特征。我们想开发一个框架以帮助避免跟甲烷有关的这两个潜在错误。”

退一步讲，为什么我们人类希望韦伯在系外行星上搜索甲烷，而不是，比如说氧气？要回答这个问题并不容易。韦伯发现生物特征也就是生命迹象的方式是通过捕捉光的吸收波长展开的。基本上，不同的分子或元素会吸收不同的波长--而大气中氧气的吸收特性是相当难以捕捉的。

加州大学圣克鲁斯分校的天体物理学家、这项新研究的论文第一作者Maggie Thompson在一份声明中说道：“氧气经常被谈论为最好的生物特征之一，但它可能很难被JWST探测到。”

从本质上讲，氧气可能潜伏在一颗系外行星上，但很容易被错过。但另一方面，甲烷并不难通过吸收机制被发现。另外，甲烷对我们星球上的生命相当重要，所以它也可能是一个很好的生命指标。

“如果你在一个岩石行星上探测到大量的甲烷，你通常需要一个巨大的来源来解释，”Krissansen-Totton说道，“我们知道生物活动在地球上创造了大量的甲烷，可能在早期地球上也是如此，因为制造甲烷是一件相当容易的新陈代谢的事情。换言之，地球上的生物过程--包括人体的生物过程--经常和容易释放甲烷。”

对这一点进行逆向工程并在宇宙中的某颗岩石行星上发现甲烷意味着一种生命体，甚至可能像我们一样，可能已经制造了甲烷。但要记住的是，该团队的目标是在韦伯扫描此类生命体时消除任何疑虑或假阳性。

Thompson表示：“一个分子并不能给你答案--你必须考虑到这个星球的全部情况。甲烷是拼图中的一块，但要确定一个星球上是否有生命你必须考虑它的地球化学、它如何与它的恒星相互作用以及在地质时间尺度上能够影响一个星球的大气的许多过程。”

虽然我们知道基于地球的生命肯定会产生甲烷，但一些非生命的东西也会产生这种分子。研究人员指出，火山、洋脊、热液喷口、甚至小行星撞击都可能产生大量的甲烷并将其推向大气层。

所以科学家必须要确保，如果韦伯在宜居带的岩石行星上发现甲烷，也就是每个恒星系统中最有可能承载生命的区域，它不仅仅是发现非生物甲烷。

因此，在分析了什么可能将非生物甲烷跟生物甲烷区分开来之后，研究人员想出了一个可靠的经验法则，即当韦伯最终在一颗岩石行星上探测到这种分子，那么意味着该行星围绕着一颗类似太阳的恒星运行并位于宜居区。

研究人员指出，如果该行星的大气层除了甲烷之外还有大量的二氧化碳、甲烷比一氧化碳多得多且该行星似乎没有极其丰富的水成分，那么我们可能就能排除假阳性的情况了。如果不属于以上任何一种情况，那么它可能来自非生物来源，如地面上的某种火山。

然而在未来，如果我们要实现寻找我们星球以外的生命这一看似不可能的壮举，Krissanen-Totten认为必须用这种思路进行更多的研究。“这项研究的重点是甲烷作为生物特征的最明显的假阳性。岩质系外行星的大气层可能会让我们感到惊讶，我们将需要谨慎地进行解释。”