埃文·高夫，《今日宇宙》 艺术家对早期地球的构想是在几次大的小行星撞击后，岩浆移动到地表
荣誉:西蒙·马奇/SwRI 超级强大的詹姆斯·韦伯太空望远镜即将发射
一旦它被部署到位，在地球-太阳拉格朗日点2，它将开始工作
它的工作之一是检查系外行星的大气层并寻找生物标志
应该很简单吧？只需扫描大气，直到找到氧气，然后合上笔记本电脑，去酒吧:大张旗鼓，五彩纸屑，诺贝尔奖
当然，《今日宇宙》的读者知道事情远不止如此
复杂得多
事实上，氧气的存在并不一定可靠
甲烷能发出更强的信号，表明生命的存在
寻找生命迹象时，氧气似乎是在行星大气中寻找的最明显的东西，但事实并非如此
它的存在与否不是一个可靠的指标
地球的历史清楚地表明了这一点
现代地球的大气层含有大约21%的氧气，我们知道大部分氧气来自地球海洋中的生物
但是有一个问题:一旦远古地球上的蓝细菌开始产生氧气作为光合作用的副产品，在大气氧化之前仍然需要非常长的时间，可能是10亿年
如果我们检查了一颗系外行星，发现没有氧气，然后继续前进，没有意识到下面有生命，在给那个世界充氧的开始呢？如果我们早了十亿年，生命还没有给系外行星的大气层充氧呢？岩石行星有许多氧气汇，在这些汇变得饱和之前，生物产生的氧气不会在大气中自由存在
主镜完全展开，美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜是美国宇航局有史以来最大、技术最复杂的太空科学望远镜
有一天，希望很快，它会最终发射
信用:美国国家航空航天局/克里斯·冈恩 这就是地球上发生的事情，也是我们预计在其他岩石世界可能发生的事情
在地球上，地质活动将岩浆从地幔搅动到地壳上
许多地幔物质，例如铁，与大气中的氧气结合，将氧气从大气中抽出
这是行星科学家关注其他事物的原因之一，比如甲烷(CH4)
在一篇新论文中，研究人员研究了甲烷发出生物活动信号的可能性
他们说，行星大气中丰富的甲烷不太可能来自火山，很可能是生物来源
这篇论文的题目是“来自地球上火山活动的丰富的大气甲烷是不可能的，并且加强了甲烷作为生物标志的理由
“第一作者是国防部的尼古拉斯·沃根
华盛顿大学地球和空间科学系，以及美国西部大学虚拟行星实验室
这篇论文发表在《行星科学杂志》上
三名研究人员研究了两种行星上甲烷+二氧化碳生物标志的火山假阳性:一种是只有海底火山排气的水世界，另一种更像地球，既有海底排气又有地表排气
研究中的这个数字显示了模型中使用的一些参数
信用:Wogan等，2020 在遥远的系外行星的大气中探测像甲烷这样的潜在生物标志是很棘手的
但是一旦探测到类似甲烷的东西，更艰巨的工作就等着我们了
它的存在必须在地球本身的背景下进行研究
生物签名研究人员并没有无所事事地等待詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射
他们花了很多心思用望远镜探测生物特征
科学家们提出，不平衡状态下富含甲烷和二氧化碳的行星大气可能是一种强有力的生物标志
在他们的论文中，作者指出“……很少有研究探索非生物CH4和CO2的可能性以及相关的上下文线索
“在这种情况下，非生物意味着火山
作者想用热力学模型来研究类地行星上火山岩浆释放的气体是否会将CH4和CO2释放到大气中
本质上，他们发现火山不太可能像生物来源那样产生同样数量的甲烷
这不是不可能，只是不太可能
研究中的一个数字
(a)和(b)显示了海洋世界和类地球世界的标准化甲烷产量
(c)和(c)显示甲烷产量乘以地球岩浆生产率
就现代地球的岩浆生产率而言，火山很可能产生可忽略不计的CH4，这加强了甲烷作为生物标志的理由
信用:Wogan等，2020 这主要是因为氢喜欢留在岩浆中
H2O极易溶于岩浆，限制了释放出的氢的量，从而限制了行星大气中甲烷的含量
另一个原因是CH4本身需要低温岩浆来除气，而地球的大部分岩浆温度较高
作者发现，在那些火山活动可能产生大量甲烷的不太可能的情况下，它们也会产生二氧化碳
古代太古代地球的火山活动比现代地球活跃得多
在太古宙期间，地球的热流比现在多三倍
根据这项研究，它可能会产生比现代地球多25倍的岩浆和更多的甲烷
但是产生所有甲烷的相同活动也会产生更多的二氧化碳
作者指出，这是一个可检测的假阳性
但是如果检测到丰富的甲烷而没有伴随的二氧化碳，那么这是一个更可靠的生物标志
一位艺术家对早期太古代地球的插图，当时地球火山更加活跃
信用:蒂姆·贝特林克-自己的工作，由-SA 4抄送
0，https://commons
维基媒体基金会
组织/w/index
php？curid=57273984 作者说，如果没有生物来源，很难解释甲烷和二氧化碳的探测，至少对任何类似地球的行星来说是如此
他们还得出结论，在大气中检测到的少量或可忽略不计的一氧化碳会增强CH4+CO2的生物标志，因为“……生命很容易消耗大气中的一氧化碳，而减少火山气体可能会导致地球大气中一氧化碳的积累
" 研究人员以一个警示总结，指出这项工作是基于我们对地球和太阳系其他行星的了解
这一知识能延伸到数千个不同的系外行星有多远还不清楚
他们写道:“这些结论应该谨慎对待，因为它们是基于对地球和太阳系发生的过程的理解，这可能是一个非常稀疏的样本。”
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