大气季节变化可能表明系外行星的外星生命 2018-08-03 02:01:00

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卫星监测“绿色”如何随着地球的季节而变化UCR科学家们正在研究大气成分随着遥远星球上生命的标志所做的变化美国宇航局UCR研究人员正在利用地球大气层的季节变化来指导他们寻找太阳系外的生命数十在我们的太阳系外发现了可能适合居住的行星,还有更多正在等待发现的行星是否有人 - 或者其他什么

在这些无法亲自参观的地方寻找生命将首先在他们的大气中寻找生物产品

这些大气生命指纹,称为生物印记,将使用测量气体成分的新一代望远镜来探测光周年之后的周围行星这是一项棘手的工作,因为基于单一大气气体测量的生物印记可能会产生误导来补充这些标记,并且得益于美国宇航局天体生物学研究所的资助,加州大学河滨分校的替代地球天体生物学的科学家们中心正在开发基于地球大气季节变化的动态生物印记的第一个定量框架,名为“大气季节性作为系外行星生物印记”,一篇描述该研究的论文今天发表在“天体物理学杂志快报”上

主要作者是Stephanie Olson,毕业生UCR's Dep的学生地球科学的艺术随着地球围绕太阳运行,它的倾斜轴意味着不同的区域在一年中的不同时间接收更多的光线

这种现象最明显的迹象是天气和日长的变化,但大气成分也受到影响

例如,在包含世界大部分植被的北半球,夏季植物生长导致大气中二氧化碳含量明显降低氧气反之亦然“大气季节性是一种有前景的生物印记,因为它在地球上受到生物调节“很可能会在其他有人居住的世界中发生,”Olson说“根据季节性推断生活不需要详细了解外星生物化学,因为它是对环境季节性变化的生物反应而不是由于特定的生物活动,可能是地球独有的“此外,极端椭圆形的轨道,而不是轴倾斜可以在太阳系外行星或系外行星上产生季节性,扩大可能的目标范围在本文中,研究人员确定了与表征季节形成和氧气,二氧化碳,甲烷的破坏以及使用成像检测它们相关的机会和陷阱被称为光谱学的技术他们还模拟了氧含量低的生命行星上大气氧的波动,就像数十亿年前的地球一样

他们发现臭氧(O3)是通过氧气反应在大气中产生的(O2) )生命产生的,对于氧气的季节变化而言,比在弱氧化行星上的O2本身更容易测量标记“现在我们准确地模拟这些场景非常重要,因此未来的空间和地面望远镜可以设计用于识别最有希望的生物印记,“美国宇航局博士后项目爱德华施维特曼说

UCR的研究员“在臭氧的情况下,我们需要望远镜来包含紫外线功能以便轻松检测它”Schwieterman说,寻找生命的挑战是从远处收集的数据的模糊性假阳性 - 伪装成生命的非生物过程 - 和假阴性 - 生产很少或没有生物印记的星球上的生命 - 都是主要问题“氧气和甲烷都是有前途的生物印记,但有些方法可以在没有生命的情况下生产,”施维特曼说,奥尔森说观察氧气的季节性变化或甲烷将提供更多信息“评估系外行星居住的一种潜在有效方法是观察它们在整个轨道上的气氛,看看我们是否能在一年内发现这些生物印记气体的变化,”她说“在某些情况下如果没有生命,这种变化很难解释,甚至可能让我们在表征方面取得进展,r不仅仅是认识到系外行星上的生命“UCR地球科学系生物地球化学教授兼替代地球天体生物学中心主任Timothy Lyons表示,这项工作推进了在非常遥远的星球上寻找生命的基本方法

”我们对表征氧气波动的前景感到特别兴奋在我们希望在早期版本的地球上找到的低水平,“里昂斯说”臭氧揭示的季节性变化最容易在地球这样的行星上被发现,这是在数十亿年前,当时大多数生命仍然是微观和海洋住宅“除Olson,Schwieterman和Lyons外,论文的作者还有加州大学河滨分校的Andy Ridgwell和Stephen Kane,佐治亚理工学院的Christopher Reinhard和华盛顿大学的Victoria Meadows

这项工作由NASA Astrobiology资助研究所和国家科学基金会(NSF)地球系统动力学前沿(FESD)出版物:Step hanie L Olson等,“大气季节性作为系外行星生物印记,ApJL,2018; DOI:103847 / 2041-8213 / aac171