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艺术家对行星系统绕红矮星Gliese 581的印象

图片来源:ESO / L. Calçada在伦敦大学学院举办的欧洲行星科学大会上的新研究旨在探索未来如何检测来自遥远星球的大气生物标志物

在地球上,生命会在大气层中留下告密信号

光合作用最终导致高氧水平和厚臭氧层

微生物将甲烷和一氧化二氮排放到大气中,海藻排放氯甲烷气体

当这些化学品以足够的量存在时,它们是生命的指标,并且被称为大气生物标志物

从理论上讲,在系外行星大气中探测它们应该是发现生命是否存在于任何外星世界的手段

虽然生物标记从未在外行星的观测中被发现,但由于它们的信号非常微弱,所以今天计划的新一代望远镜,例如欧洲极大望远镜,可能足够敏感以检测它们

Lee Grenfell(DLR)向伦敦大学学院欧洲行星科学大会提交的新研究旨在探索未来如何检测这些生物标志物

“我们工作的主要目的是评估未来望远镜可能检测到的生物标志物信号的可能范围,”Grenfell解释说

“为此,我们开发了系外行星的计算机模型,模拟不同生物标记的丰度以及它们影响通过行星大气照射的光的方式

”行星大气中的化学物质影响穿过它的光线,留下特征性的化学指纹

明星的频谱

利用这种技术,天文学家已经推断出大量关于(大型,热)外行星中存在的条件的信息

生物标记物的检测方式大致相同,但在这里,信号预计会非常弱,以至于科学家们需要在理论模型基础上进行扎实的理解,然后才能希望破译实际数据

“在我们的模拟中,我们模拟了一个类似于地球的系外行星,然后我们将它们放置在不同的恒星轨道周围,计算生物标记信号如何响应不同的条件,”Grenfell解释说

“我们专注于红矮星,它们比我们的太阳更小,更暗,因为我们期望来自围绕这些恒星运行的行星的任何生物标记信号更容易被发现

”对于生物标记臭氧的检测,该团队确认似乎当涉及到行星所暴露的恒星的紫外线辐射量时,它是一种“金发姑娘”效应

由于紫外线辐射较弱,大气中产生的臭氧较少,其检测具有挑战性

太多的紫外线会导致中间大气层的加热增加,从而削弱垂直梯度并破坏信号

在中等紫外线条件下,检测臭氧的条件“恰到好处”

“我们发现红矮星的紫外线辐射变化对地球外行星的模拟中的大气生物特征有潜在的巨大影响

我们的工作强调了未来任务的必要性,以表征这类恒星的紫外线辐射,“格伦费尔说

使用这种方法检测生命迹象还有其他限制

例如,假设任何带有生命的行星与地球相同,这是不能保证的

此外,科学家必须确定他们发现的明显的生物标志物信号真正来自生命,而不是来自其他非生命过程

最后,昏暗的红矮星可能不是最适合生命的发作和维持

然而,这种技术是一种非常有前途的技术,用于探测外星世界的潜在生命迹象

Grenfell得出结论:“我们第一次达到了一个可以应用严肃的科学辩论来解决这个古老问题的问题:我们是否一个人

”出版物:这项研究已提交给Planetary&Space Science期刊(2013) “行星进化与生命”特刊

相关研究:资料来源:欧洲行星科学大会(EPSC)图片:ESO / L.至Calçada