在其他行星上寻找外星生活的新准则

剩下：行星大气中的臭氧分子可能表示生物活性，但臭氧，二氧化碳和一氧化碳 - 无甲烷，可能是假阳性的。对：臭氧，氧气，二氧化碳和甲烷 - 没有一氧化碳，表明可能的真正阳性。图像

利用依赖于依赖的光化学模型具有增强的较低边界条件，以仔细探索非生物氧和臭氧生产，在没有各种火山气体助气和恒星能量分布的无生命的行星上，美国宇航局的科学家们已经开发了寻求生命的新指南在其他行星上。

在寻找可能因生命产生的气体的外星人世界的天文学家不能依赖于只有一种类型的检测，例如氧气，臭氧或甲烷，因为在某些情况下，这些气体可以在非生物学上生产，根据通过美国宇航局天线学院的Virtual行星实验室的研究人员进行广泛的模拟。

研究人员仔细模拟了外星人世界的大气化学，在四年多的时间里，几千次没有生命，改变了大气组合物和明星类型。“当我们遇到这些计算时，我们发现在某些情况下，虽然有任何流入大气的氧气，但在大气中建立了大量的臭氧，”美国宇航局的戈达德太空飞行在马里兰州格林贝尔特的中心。“这对我们未来计划寻找超越地球的生活具有重要意义。”

甲烷是与四个氢原子结合的碳原子。在地球上，它的大部分是生物学上（扁平奶牛是一种经典的例子），但也可以在一起;例如，海洋底部的火山可以通过与海水的岩石反应产生气体。

臭氧和氧气预先被认为是自己的更强大的生物创作率。臭氧是三个氧气绑定的原子。在地球上，在分子氧（两个氧原子）和原子氧（单氧原子）组合后，由由阳光或闪电提供动力的其他反应产生原子氧后。生命是我们的地球上的分子氧的主要来源，因为气体由植物和微观的单细胞生物中的光合作用产生。因为寿命占据氧气的生产，所以臭氧需要氧气，因此认为这两种气体都被认为是相对较强的生物炎。但本研究表明，当紫外光破裂的二氧化碳（结合两个氧原子的碳原子）时，可以在没有寿命的情况下制造分子氧和臭氧。他们的研究表明，这种非生物过程可以创造足够的臭氧，以便在空间中可检测到它，因此自身的臭氧的检测不会是生命的最终标志。

“然而，我们的研究加强了甲烷和氧气一起的论据，或者甲烷和臭氧在一起，仍然具有强烈的生命签名，”多达金尔曼说。“我们真的尝试了，真的很难为生活做出假阳性的信号，我们确实发现了一些，但仅用于自己的氧气，臭氧或甲烷。”来自墨西哥城的大学华侨城华侨城的Domagal-Goldman和AntígonaSegura是关于这项研究的牵头作者，以及天文学家维多利亚草地，地质学家标记克莱尔和泰勒·罗伊森，一个专家，地球看起来像什么辐射行星。本文出现在2014年9月10日的天体物理学期刊中。

甲烷和氧分子一起是生物活性的可靠迹象，因为甲烷在含氧分子的气氛中不会持续长时间。“这就像大学生和比萨饼一样，”多大的高级高级德士说。“如果你在房间里看到披萨，那么房间里还有大学生，那么披萨很快就会送完披萨，因为学生们会迅速吃披萨。甲烷和氧气也是如此。如果两者都在气氛中看到，甲烷刚刚递送，因为氧气将是将消耗甲烷的反应网络的一部分。你知道甲烷正在补充。在氧气存在下补充甲烷的最佳方法是含生物。相反，也是如此。为了使氧气保持在一个有很多甲烷的大气中，您必须补充氧气，以及使用寿命的最佳方式。“

科学家们使用计算机模型在以前的太阳系（外产）超出我们的地球上的大气化学，并且该团队在其研究中使用了类似的模型。然而，研究人员还开发了一个程序来自动计算数千次计算，因此他们可以通过更广泛的大气组合物和星形类型来看结果。

在进行这些模拟时，团队确保他们平衡了可以将大气中的氧分子与可能从大气中移除的反应将氧分子放入的反应。例如，氧气可以与行星表面上的铁反应以制造氧化铁;这是给予大多数红色岩石的颜色。类似的过程在火星上彩色灰尘，给出了红色的行星它独特的色调。计算平衡气氛的外观很重要，因为这种平衡允许气氛持续到地质时间尺度。鉴于行星寿命在数十亿年衡量时，它是不太可能的天文学家将在氧气或甲烷的暂时浪涌期间观察一个星球，持续数千百万年。

重要的是要对各种情况进行计算，因为氧的非生物生产受到地球的大气和恒星环境。如果有很多含氧的气体，例如甲烷或氢气，则在大气中产生任何产生的氧气或臭氧。然而，如果耗氧气体的量消失，氧气和臭氧可能会静脉曲张。同样，通过光线动力的化学反应驱动氧，臭氧和甲烷的生产和破坏，使得重要的明星也需要考虑。不同类型的星星在特定颜色产生了大部分光。例如，具有频繁爆炸活动的巨大，热的星星或恒星产生更多的紫外线。“如果有更多的紫外线击中大气，它将更有效地推动这些光化学反应，”多达金尔德说。“更具体地，紫外线的不同颜色（或波长）可以以不同方式影响氧气和臭氧的产生和破坏。”

天文学家通过测量来自外出恒星的恒星的光颜色来检测外部气氛大气中的分子。由于这种光通过外延的气氛，其中一些被大气分子吸收。不同的分子吸收不同颜色的光，因此天文学家使用这些吸收特征作为存在的分子类型和数量的独特“签名”。

“识别寿命识别的主要挑战之一是区分生命的产品和地质过程产生的化合物或大气中的化学反应。为此，我们不仅需要了解生活如何改变行星，而是如何工作以及举办此类世界的星星的特征“，Segura表示。

该团队计划利用这项研究来提出关于未来空间望远镜的要求的建议，旨在搜索Exoplanet大气为外来生活的迹象。“上下文是关键 - 我们不能仅寻找氧气，臭氧或甲烷，”多多国都说。“为了确认寿命正在制作氧气或臭氧，您需要扩展您的波长范围以包括甲烷吸收特征。理想情况下，您还可以测量二氧化碳和一氧化碳（一种碳原子和一个氧原子）的其他气体。因此，我们正在仔细地仔细考虑可以追求我们的问题并给出虚假阳性信号，并且良好的消息是通过识别它们，我们可以创建一个好的道路来避免误报可能导致错误的问题。我们现在知道我们需要进行哪些测量。下一步是弄清楚我们需要构建的东西以及如何构建它。“

该研究部分由美国宇航局天线学院（NAI）虚拟行星实验室（VPL）提供资金。NAI由加利福尼亚州山景山景的AMES研究中心进行，并作为美国宇航局总部，华盛顿州NASA天体学会计划的一部分。该VPL位于华盛顿大学，包括20个机构的研究人员，旨在了解伸缩观测和建模研究如何确定外产的人是否能够支持生命，或者过去生命。NASA博士后计划提供了对该研究的额外支持，由橡树岭相关大学管理。

该团队代表了一项国际合作，包括来自美国宇航局戈达德，NASA AME，NAI / VPL，Instituto Ciencias Uncertens，Universidad NacionalsulnomadeMéxico，墨西哥州的研究人员;苏格兰圣安德鲁斯大学;和华盛顿大学，西雅图。

出版物：Shawn D. Domagal-Goldman，等人，“非生物臭氧和大气中的氧气，类似于益生元地球，”2014，APJ，792,90; DOI：10.1088 / 0004-637X / 792 / 2/90

研究报告的PDF副本：非生物臭氧和氧气在大气中类似于益生元地球

图像：美国宇航局