宇宙高级生命的存在范围将减半甚至更多

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$ }( R9 i' X8 A% ~9 D% t! z* O7 A为什么极大地缩小对宇宙中高级生命的探索范围？科学家们可能需要重新考虑对太阳系外有多少颗行星可能拥有丰富多样的生命的估计。在一项的研究中，加州大学河滨分校领导的一个研究小组发现，大多数行星的大气中有毒气体的积聚，使它们不适合我们所知的复杂生命。传统对外星生命的大部分研究都集中在科学家们所称的“宜居带”上。宜居带的定义是，从一颗温度足够高的恒星到一颗行星表面可能存在液态水的距离。

& Z: l8 x1 f5 l% k. W这种描述适用于基本的单细胞微生物，但不适用于像动物这样的复杂生物，包括从简单的海绵到人类的一切。该研究小组的成果发表在2019年6月10的《天体物理学》上。研究表明，考虑到某些有毒气体的预测水平，复杂生命的安全区域至少会缩小一半，在某些情况下甚至完全消除。
% b* W7 ?5 C9 S; r. C; P（此处已添加圈子卡片，请到今日头条客户端查看）研究的共同作者之一、加州大学洛杉矶分校地球与行星科学系著名生物地球化学教授、替代地球天体生物学中心(Alternative Earth Astrobiology Center)主任蒂莫西莱昂斯(Timothy Lyons)说：

这是第一次考虑到地球上生命生理极限来预测宇宙中其他地方复杂生命的分布。想象一个‘适合复杂生命居住的地带’，它被定义为一个安全地带，在那里我们有可能找到支持我们今天在地球上发现的丰富的生态系统。研究结果表明，像地球这样的复杂生态系统不可能在传统定义的宜居带的大部分地区存在。利用计算机模型研究各种行星上的大气气候和光化学，研究小组首先考虑了二氧化碳。任何一个戴水肺的潜水员都知道，体内过多的这种气体是致命的。

; x( ]$ i9 h- g! z: u" r& o1 o但是离主星太远的行星需要二氧化碳（一种强有力的温室气体）来维持高于冰点的温度，包括地球。该研究的主要作者、与里昂合作的NASA博士后项目研究员爱德华·施威特曼(Edward Schwieterman)说：要在传统宜居带的外边缘维持液态水，一颗行星需要的二氧化碳量将是地球目前的数万倍，这远远超出了已知对地球上人类和动物生命有毒的水平。这项新研究的结论是，仅二氧化碳毒性就将简单的动物生命限制在传统可居住区域的一半以内。
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- W7 m" P) r% B2 r% [对人类和其他更敏感的高级动物来说，安全区域缩小到不到该区域的三分之一。更重要的是，某些恒星根本不存在安全区，包括太阳最近的两个邻居，比邻星和TRAPPIST-1。这些温度较低、亮度较低的恒星发出紫外线辐射的类型和强度可能会导致一氧化碳(另一种致命气体)的高浓度。一氧化碳与动物血液中的血红蛋白结合，血红蛋白是一种通过身体输送氧气的化合物。即使是少量的氧气也会导致身体细胞因缺氧而死亡。

8 n8 o* l9 Y0 z; J, ]+ Y) J. ?一氧化碳不能在地球上积累，因为我们更热、更亮的太阳会在大气中引发化学反应，迅速将其摧毁。尽管研究小组最近得出结论，微生物圈可能能够在一个一氧化碳含量丰富的星球上茁壮成长。但就我们所知，这些地方肯定不是人类或动物生活的好地方。科学家已经证实有近4000颗行星围绕太阳以外的恒星运行，但没有一颗行星能够亲自造访。他们实在是太遥远了，最近的是半人马座比邻星b，目前的宇宙飞船需要54400年才能到达。

用望远镜探测它们大气中某些气体的丰度是目前研究这些所谓系外行星的唯一方法之一。克里斯托弗·莱因哈德(Christopher Reinhard)说：我们的发现提供了一种方法来决定我们应该更详细地观察这些无数行星中的哪一个。可以找到二氧化碳或一氧化碳含量可能过高、无法支持复杂生命的宜居行星。该团队先前的研究发现已经为下一代太空任务提供了信息，比如NASA提出的可居住系外行星天文台。
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& E  K, s' w0 n# Q& j例如，由于氧气对地球上复杂的生命至关重要，而且可以被远程探测到，研究小组一直在研究氧气在不同行星的大气中有多常见。除了地球，我们太阳系中没有一颗行星拥有可以从远处描述的生命。如果太阳系的其他地方存在生命，那么它就在岩石或冰的表面之下。因此，系外行星可能是我们发现更像地球宜居世界的最大希望。这向世人展示了地球是多么稀有和特殊，只会增强我们保护它的理由，据我们所知，地球是宇宙中唯一能够维持人类生命的星球。

博科园｜研究/来自：加州大学河滨分校
参考期刊《天体物理学》
DOI: 10.3847/1538-4357/ab1d52
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