科学家们有一种新方法在遥远的行星上寻找海洋和可能的外星生命

科学家们提出了一种新技术来帮助研究人员识别系外行星上的海洋——这是寻找地球外生命的关键一步。

在系外行星上寻找液态水是在恒星中寻找生命的关键，现在，科学家提出了一种新策略，可能会提高找到液态水的机会。

在 12 月 28 日发表在《自然天文学》杂志上的这项新研究中，研究人员假设，如果系外行星的大气中的二氧化碳含量低于其邻居，则可能存在大量二氧化碳其表面的水——甚至是生命。

目前，在太阳系外的行星上寻找液态水是一项重大挑战。在我们发现的大约 5,000 颗系外行星中，尚未证实其中存在液态水。科学家能做的最好的事情就是检测系外行星大气中的水痕迹，并确定行星是否可以理论上支持液态水。

“我们知道，最初，地球的大气层主要是二氧化碳，但后来碳溶解到海洋中，使地球能够在过去四十亿年左右的时间里维持生命，”该研究的共同主要作者、教授阿莫里·特里亚德 (Amaury Triaud) 说道。英国伯明翰大学系外行星学教授在一份声明中说。

一旦碳溶解在海洋中，构造活动就会将其锁在地壳中，形成有效的碳汇。这就是为什么我们的星球的二氧化碳含量比我们的邻居要低得多——地球大气层的二氧化碳含量约为 0.04%，而金星和火星上的大气层的二氧化碳含量均超过 95%二氧化碳。

研究人员表示，如果科学家在系外行星上观察到类似的低碳大气层，则可能表明存在与我们的海洋类似的广阔海洋。

寻找二氧化碳比寻找液态水更容易。二氧化碳可以很好地吸收红外辐射，这意味着它会产生科学家可以检测到的强烈信号。

也可以使用现有的望远镜来执行此技术，例如詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST)。地面观测也应该是可能的，因为二氧化碳是在特定波长下测量的，而地球大气层可以通过部分吸收信号来破坏其他波长的实验。

“这是一种非常好的方法。而且它也不会涉及大量的望远镜时间投资，这非常重要，因为这对我们的社区来说非常宝贵，”讲师莎拉·凯斯韦尔说英国莱斯特大学物理与天文学学院的教授，没有参与这项研究。

令人着迷的是，另一种情况可能有助于形成低碳大气：生命本身。我们星球上的生命捕获碳的主要方式是通过光合作用和制造贝壳，地球上大约20%的碳捕获是由生物过程引起的。

“尽管早期抱有很大希望，但我们的大多数同事最终得出结论，像 JWST 这样的大型望远镜将无法探测系外行星上的生命。我们的工作带来了新的希望，”研究共同主要作者朱利安·德维特 (Julien de Wit)麻省理工学院行星科学助理教授在声明中说道。德威特说：“通过利用二氧化碳的特征，我们不仅可以推断遥远星球上是否存在液态水，而且还提供了一条识别生命本身的途径。”

尽管这种方法看起来原则上可行，但可能仍然存在障碍，因为尚不清楚有多少类地系外行星也有大气层。凯斯韦尔告诉《生活科学》杂志：“找到一个完美的系统来测试这一点可能比我们之前想象的更具挑战性。”

但随着研究人员不断发现更多的系外行星，也会发现更多的大气层。这项技术可以帮助确定它们是否能够维持生命。