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在與早期地球相匹配的行星上可能最容易找到生命

時間：2025-12-05 13:17:31 來源：網絡整理編輯：焦點

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藝術家對“淺橙色點”的印象——早期地球的樣子。鳴謝:uux.cn/美國國家航空航天局/戈達德太空飛行中心/弗朗西斯·雷迪
（神秘的地球地球uux.cn）據今日宇宙（埃文·高夫）：我們離可靠地探測遙遠星球上的生物特征越來越近了。大部分的相匹行星重慶外圍價格查詢（電話微信189-4469-7302）重慶外圍女價格多少重點是確定哪些化學物質表明生命的存在。
但是上可生命生命也可以在一個系統中創造自由能量，多余的容易能量可以創造化學不平衡。這就是早期找地球上生命開始時發生的事情。化學失衡可能是地球生物信號嗎？
當一個系統有多余的能量時，它表現為化學平衡。相匹行星每個星球都是上可生命一個系統，生命可以產生多余的容易能量。那么，早期找如果我們檢測到化學平衡，地球我們是相匹行星重慶外圍價格查詢（電話微信189-4469-7302）重慶外圍女價格多少在檢測生物信號嗎？我們在探測生命嗎？也許吧。尤其是上可生命如果我們正在尋找一顆與早期地球非常相似的系外行星。
新的容易研究解決了這個問題。這項研究的標題是“推斷元古代類地系外行星的化學不平衡生物特征”主要作者是北亞利桑那大學天文和行星科學系的Amber Young。該文件可在預打印服務器arXiv上找到。
“當試圖推斷一個遙遠的世界是否有人居住時，化學不平衡是生命的一個潛在指標，這在太陽系行星環境中有很長的研究歷史，”作者在他們的論文中寫道。
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這是一個核形石，一個由元古代藍細菌形成的層狀結構。元古代持續了20億年，像這樣簡單的生活持續了整個世代并改變了大氣。鳴謝:uux.cn/https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en伯努瓦·波廷
當甲烷(CH4)和氧氣(O2)都存在于大氣中時，這表明生命正在活動。這是因為，在氧氣環境中，甲烷只能維持大約10年。它的存在表明不平衡。為了讓它存在，它必須不斷地被補充，補充的數量只有生命才能產生。
吉布斯自由能的概念試圖抓住這個想法。當一個系統達到化學平衡時，熱力學勢最小。系統離化學平衡越遠，吉布斯自由能越大。
“量化化學不平衡的主要指標包括計算與觀察到的系統和該系統的理論平衡狀態相關的化學能的差異，”作者解釋說。研究人員正在探索如何利用吉布斯自由能來了解我們太陽系中的世界。更重要的是，研究人員正在努力理解它如何應用于地球歷史。
這項研究集中在元古代，地球四個世代中的第三個。它從25億年前到5.41億年前不等，跨越了地球歷史上的兩次重大事件。在元古代開始時，自由氧出現在地球的大氣中，元古代正好在復雜生命出現之前結束。
使用吉布斯度量作為生物標志的絆腳石是，當試圖在類地系外行星上理解它時，我們不知道觀測的不確定性是什么。在這項研究中，類地意味著“一個有海洋、地球大小的世界，表面壓力和溫度與地球相似，大氣主要由N2、H2O和二氧化碳組成，含有微量的甲烷和不同水平的氧氣，”作者解釋道。
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該研究圖顯示了從高吉布斯能豐度到低吉布斯能豐度的三種元古代地球模擬情況的三種大氣光譜。x軸表示以m為單位的波長，y軸表示行星到恒星的通量。這個想法是，如果我們正在觀察遙遠的系外行星的光譜，任何類似于元古代地球的都可能有類似的光譜。在右上方的圖例中，列出的化學物質和“x2”表示觀察每種化學物質所需的精度。我們還沒有達到所需的精度，但是未來的望遠鏡會達到。鳴謝:uux.cn/楊等人2023。
科學家對元古代時期的地球有了相當多的了解，當然，還有許多未解之謎。在努力理解一些觀測不確定性的過程中，研究人員為地球模擬了兩種不同的場景，為火星模擬了一種。
每種情況都包含不同數量的自由大氣能量。然后，他們探索了這些模擬行星的大氣層在不同場景下如何反射光線:大氣層中的高、中和低生物特征氣體。
結果是我們可能在系外行星大氣中觀察到的光譜，模擬了元古代地球的三種不同情況。
“限制可用的吉布斯自由能是一種有前途的表征策略，它與現有的生物信號氣體檢測技術有很好的協同作用，”作者總結道。但是為了實現這一潛力，我們需要信噪比性能更好的更好的望遠鏡。希望這些正在路上。
“對于一個6米級的空間望遠鏡，其噪聲特性以LUVOIR-B概念為模型，這里探索的高信噪比情況可以通過投資兩到四周的觀察時間，在距離太陽主機5-7 PC(16到23光年)的距離上對類地目標實現，”作者解釋說。
雖然這聽起來像是很長的觀察時間，但它符合HabEx望遠鏡概念的預期目標觀察時間。一顆潛在的元古代類地系外行星是一個高價值的目標，值得投入大量的觀測時間。太空望遠鏡還應該優先考慮別的事情嗎？不太可能。
“從觀測的角度來看，表征CH4和O2的豐度對于推斷地球類似物在其大部分進化歷史中的大氣化學不平衡信號是至關重要的，”作者寫道。
雖然我們傾向于將我們周圍看到的一切正常化，但地球目前的狀態很難稱得上“正常”地球在歷史上的大部分時間里都非常不同。尋找與地球在元古代相似的行星是有意義的。
元古代持續了20億年，在整個時期，生命積極地塑造了它的大氣。如果我們足夠幸運地發現了另一顆支持生命的系外行星，那么純粹出于偶然，它可能看起來更像元古代的地球，而不是現代的地球。

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