天文学家找到了探测太空中水和外星生命的新方法

天文学中最大的问题之一是是否还有其他行星可以支持生命。要做到这一点,天文学家必须找到表面含有液态水的行星,他们刚刚开发出了一种新的探测方法。

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来自伯明翰大学、麻省理工学院和其他机构的天文学家团队找到了一种在系外行星或太阳系以外的行星上寻找水和生命的新方法,通过观察大气中二氧化碳和臭氧的含量。

研究人员表明,如果一颗系外行星的二氧化碳含量低于邻近行星,则意味着其表面存在液态水。如果它还含有臭氧,那就有生命。

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研究人员开发出寻找太空生命的新方法

研究人员的想法基于对地球、金星和火星的观察,这些行星都是位于太阳宜居带的岩石行星,他们的大气中二氧化碳含量差异很大。地球是二氧化碳最少的星球,因为数百万年来,它的海洋吸收了其中的大部分。

这一过程有助于调节地球气候并使其适合生命生存。另一方面,金星含有最多的二氧化碳,因为它没有海洋,而且那里的温室效应非常严重,使其变得极其炎热且不适宜居住。就火星而言,它含有适量的二氧化碳,但它太冷、太干燥,无法含有液态水。

因此研究人员认为,如果他们在其他行星系统中发现类似的二氧化碳变化模式,他们就可以识别可以找到液态水和可能存在生命的行星。他们提出了寻找此类行星的策略,首先确认它们有大气层,然后测量它们所含的二氧化碳量。他们认为,这种方法最适合具有多个大小和轨道相似的类地行星的系统,例如我们自己的太阳系。

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«二氧化碳是红外线中很强的吸收剂,可以在系外行星的大气中轻松检测到麻省理工学院的天文学家、该研究的作者之一朱利安·德威特说。 “因此,二氧化碳信号可以揭示系外行星大气的存在»。

一旦天文学家确定一个系统中的几颗行星都有大气层,他们可以测量其中的二氧化碳含量,以确定其中一种的二氧化碳含量是否比其他的少得多。如果是这样,这颗行星可能适合居住,这意味着它的表面有大量液态水。

如何判断该星球是否有人居住?

显然,宜居条件并不一定意味着行星上有人居住。为了确定生命是否确实存在,作者建议天文学家寻找行星大气层的另一个特征:臭氧。

在地球上,植物和一些微生物有助于提取二氧化碳,但程度低于海洋。然而,作为这个过程的一部分,生命形式释放氧气,氧气与来自太阳的光子发生反应,转化为臭氧,一种比氧气本身更容易检测的分子。

如果一颗行星的大气层显示出臭氧和二氧化碳消耗的迹象,那么它很可能是一个宜居、有人居住的世界。团队认为詹姆斯·韦伯太空望远镜由 NASA/ESA/CSA 计划于 2024 年发射,将能够测量附近多行星系统中的二氧化碳,可能还测量臭氧,例如 TRAPPIST-1,这是一个由七颗行星围绕一颗明亮恒星运行的系统,距离只有 40 光年来自地球。