麻省理工学院朱棣文教授 新的研究表明，下一代望远镜可能首先寻找氢大气层，因为氢可能是一种可行的、容易检测的生命生物标志
信用:美国国家航空航天局/JPL 随着新的更强大的望远镜在未来几年内出现，天文学家将能够将巨型望远镜对准附近的系外行星，窥视它们的大气层以破译它们的组成，并寻找外星生命的迹象
但是想象一下，如果在我们的搜索中，我们确实遇到了外星生物，但却没有认出它们是真实的生命
这是像萨拉·西格这样的天文学家希望避免的前景
西格是麻省理工学院1941届行星科学、物理学和航空航天学教授，他超越了“以地球为中心”的生命观，为我们自己的环境之外的什么样的环境可能真正适合居住撒下了更广阔的网
在今天发表在《自然天文学》杂志上的一篇论文中，她和她的同事在实验室研究中观察到，微生物可以在以氢为主导的大气中生存和繁衍——这种环境与地球上富含氮和氧的大气截然不同
氢是一种比氮或氧轻得多的气体，富含氢的大气会从一颗多岩石的行星延伸到更远的地方
因此，与拥有更致密的类地大气层的行星相比，它更容易被强大的望远镜发现和研究
西格的结果表明，简单的生命形式可能存在于富含氢的行星上，这表明一旦下一代望远镜，如美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜开始运行，天文学家可能想首先寻找氢主导的系外行星，寻找生命的迹象
西格说:“那里有多种多样的可居住世界，我们已经证实，地球上的生命可以在富含氢气的大气中生存。”
“当我们想到其他星球上的生命，并试图找到它时，我们绝对应该把这些种类的行星加入到选项菜单中
" 西格的麻省理工学院论文的合著者是黄景成、詹努斯·佩特科夫斯基和米赫克尔·帕朱萨卢
不断变化的大气 在几十亿年前的早期地球，大气看起来与我们今天呼吸的空气大不相同
这个新生的星球还没有氧气，它是由一大堆气体组成的，包括二氧化碳、甲烷和极少量的氢气
氢气在大气中滞留了可能数十亿年，直到所谓的大氧化事件和氧气的逐渐积累
今天剩下的少量氢气被某些古老的微生物消耗掉，包括产甲烷菌——这种生物生活在极端气候下，如冰下深处或沙漠土壤中，吞噬氢气和二氧化碳，产生甲烷
科学家们经常研究实验室条件下生长的含80%氢的产甲烷菌的活性
但是很少有研究探索其他微生物对富氢环境的耐受性
西格说:“我们想证明生命能够在氢气氛中生存和生长。”
氢气顶部空间 研究小组来到实验室，研究两种微生物在100%氢气环境中的生存能力
他们选择的生物是细菌大肠杆菌(一种简单的原核生物)和酵母(一种更复杂的真核生物)，它们还没有在氢主导的环境中被研究过
这两种微生物都是科学家们长期研究和描述的标准模式生物，这有助于研究人员设计他们的实验和理解他们的结果
更何况E
大肠杆菌和酵母可以在有氧和无氧的情况下存活，这对研究人员来说是一个好处，因为他们可以在将它们转移到富含氢气的环境之前，在户外用这两种生物进行实验
在他们的实验中，他们分别培养酵母和大肠杆菌
大肠杆菌，然后将带有微生物的培养物注射到单独的瓶子里，瓶子里装满了“肉汤”，或者微生物可以赖以为生的营养丰富的培养物
然后，他们冲洗掉瓶子里的富氧空气，用某种感兴趣的气体填充剩余的“顶部空间”，例如100%的氢气
然后，他们将瓶子放在培养箱中，在那里，它们被轻轻地、持续地摇动，以促进微生物和营养物质的混合
每小时，一名团队成员从每个瓶子中收集样本，并计算活微生物的数量
他们继续取样长达80小时
他们的结果代表了一条典型的生长曲线:在试验开始时，微生物数量迅速增长，以营养为食，并在培养物中繁殖
最终，微生物的数量趋于稳定
随着新的微生物继续生长，取代那些已经死亡的微生物，仍然兴旺的种群保持稳定
西格承认生物学家并不觉得结果令人惊讶
毕竟，氢是一种惰性气体，因此对生物体并没有天生的毒性
“这不像是我们在顶部空间放了毒药，”西格说
“但是眼见为实，对吗？如果没有人在氢主导的环境中研究过它们，尤其是真核生物，你会想做实验来相信它
" 她还明确表示，该实验并不是为了展示微生物能否依赖氢气作为能源
更确切地说，重点在于证明100%的氢气氛不会伤害或杀死某些形式的生命
“我认为天文学家没有想到氢环境中会有生命，”西格说，他希望这项研究能鼓励天文学家和生物学家之间的交流，尤其是随着寻找可居住行星和外星生命的步伐加快
氢世界 天文学家现在还不能用现有的工具来研究小型岩石系外行星的大气
他们检查的少数几个附近的岩石行星要么没有大气层，要么太小，无法用现有的望远镜探测到
虽然科学家们假设行星应该有富含氢的大气层，但没有一架工作望远镜能够分辨出它们
但是，如果下一代天文台真的选择了这种氢占主导地位的地球世界，西格的结果表明，生命有可能在其中茁壮成长
至于一个多岩石、富含氢的星球会是什么样子，她想出了一个与地球最高峰——泰山——的比较
珠穆朗玛峰(世界最高峰)
试图徒步到达山顶的徒步者耗尽了空气，因为事实上所有大气的密度随着高度呈指数下降，并且基于我们以氮和氧为主的大气的下降距离
如果一个徒步旅行者在氢气——一种比氮气轻14倍的气体——占主导地位的大气中攀登珠穆朗玛峰，她将能够在耗尽空气之前爬得更高14倍
西格解释说:“你很难集中注意力，但是这种轻气体只会让大气更加膨胀。”
“对于望远镜来说，与行星的恒星背景相比，大气越大，就越容易探测到
" 如果科学家们有机会对这样一个富含氢的星球进行采样，西格想象他们可能会发现一个不同的表面，但不会与我们的表面不一致
西格说:“我们在想象，如果你钻到地表，它可能会有富含氢的矿物质，而不是我们所说的氧化矿物质，还有海洋，因为我们认为所有的生命都需要某种液体，你可能仍然可以看到蓝天。”
“我们还没有考虑到整个生态系统
但这不一定是一个不同的世界
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
