科學(xué)家們開發(fā)了一種新的方法來檢測系外行星大氣中的氧氣，這可能會加快生命的尋找。

生命或生物特征的一種可能指示是系外行星大氣中存在氧氣。當(dāng)植物，藻類和藍(lán)細(xì)菌等生物體通過光合作用將陽光轉(zhuǎn)化為化學(xué)能時(shí)，地球上的生命便會產(chǎn)生氧氣。

UC Riverside幫助開發(fā)了這項(xiàng)新技術(shù)，該技術(shù)將使用NASA的James Webb太空望遠(yuǎn)鏡來檢測氧氣分子碰撞時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈信號。這個(gè)信號可以幫助科學(xué)家區(qū)分活行星和非活行星。

由于系太陽系以外的恒星系外行星離我們很遠(yuǎn)，科學(xué)家無法通過訪問這些遙遠(yuǎn)的世界來尋找生命的跡象。相反，他們必須使用像韋伯這樣的尖端望遠(yuǎn)鏡來觀察系外行星大氣中的物質(zhì)。

美國國家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心的托馬斯·法赫茲說：“在工作之前，韋伯無法檢測到與地球上相似水平的氧氣。”“這種氧氣信號自1980年代初期以來就被地球的大氣研究所了解，但從未進(jìn)行過系外行星研究的研究。”

加州大學(xué)河濱分校的天體生物學(xué)家愛德華·施維特曼最初提出了一種類似的方法來檢測非生命過程中的高濃度氧氣，并且是開發(fā)此技術(shù)的團(tuán)隊(duì)的成員。他們的工作今天發(fā)表在《自然天文學(xué)》雜志上。

施維特曼說：“由于與生命的聯(lián)系，氧氣是最令人興奮的分子之一，但我們不知道生命是否是大氣中氧氣的唯一起因。”“這項(xiàng)技術(shù)將使我們能夠在活著的和死亡的行星中找到氧氣。”

當(dāng)氧分子相互碰撞時(shí)，它們會阻擋一部分紅外光譜，而無法通過望遠(yuǎn)鏡看到。通過檢查光線中的模式，它們可以確定行星大氣的組成。

Schwieterman幫助NASA團(tuán)隊(duì)計(jì)算了這些氧氣碰撞會阻擋多少光。

有趣的是，一些研究人員提出，氧氣也可以使系外行星看起來像不存在一樣，因?yàn)樗梢栽跊]有任何生命活動的情況下積聚在行星大氣中。

如果系外行星離其恒星太近或接收到太多的恒星光，那么大氣就會變得非常溫暖，并充滿來自蒸發(fā)海洋的水蒸氣。然后，這種水可以被強(qiáng)烈的紫外線分解成氫原子和氧原子。氫是輕原子，非常容易逸出太空，留下氧氣。

隨著時(shí)間的流逝，此過程可能會導(dǎo)致整個(gè)海洋流失，同時(shí)建立起濃厚的氧氣氣氛，甚至比生命造成的損失還要均勻。因此，系外行星大氣中充沛的氧氣不一定意味著充沛的生命，而可能表示失水的歷史。

Schwieterman告誡說，天文學(xué)家還不確定這個(gè)過程在系外行星上可能有多廣泛。

他說：“重要的是要知道死行星是否以及多少會產(chǎn)生大氣中的氧氣，這樣我們才能更好地識別行星何時(shí)還活著。”

Schwieterman是UCR的客座博士后，不久將開始擔(dān)任地球和行星科學(xué)系的天體生物學(xué)助理教授。