在纯氢气的大气环境中也能生存?生命的新奥秘,宇宙的新探索

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“我想要让天文学家们更深入地思考:什么样的行星才可能是宜居的。”

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NASA的朱诺号探测器在2020年2月17日捕捉到了木星南半球的这一景象。木星有着富含氢的大气,所以研究人员不认为木星上会有生命;但一项新的研究表明:生命是可以在纯氢气的大气环境下生存的。

(图片: © NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill, © CC BY)

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【内容简介】:根据一项新的研究,生命也可以在100% 的氢气环境中茁壮成长。 这一发现可能完全改变我们对于宇宙中生命如何(以及在哪里)存在的理解,并为探索宇宙生命提供了新的视野。

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据一项新的调查,生命可以在100%的氢气大气中茁壮成长。这一发现可能会彻底颠覆我们对生命以何种方式(和在何处)生存的认知。关于这项调查,麻省理工的天体物理学家、行星科学家萨拉·西格尔领导的研究团队,进行了有关大肠杆菌(一种简单的原核生物)和酵母菌(一种更复杂的真核生物)的实验。

他们把这些物种放在100%纯氢气的环境中,让人难以置信的是,这些微生物都活了下来,展现了生命在极端大气环境中的生存样态。(矛盾的是,氢气在由氮气占主导的地球大气环境中的成分还不到百万分之一。)

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“我想让天文学家们更深入地思考:什么样的行星才可能是宜居的,”西格尔用邮件告诉太空网的记者,“如果生物学家们曾经考虑过富含氢气的大气环境,他们会认为生命在氢气中存活是正常的现象;因为氢气对生物来说是无毒的。”她说道。但是,她强调,“天文学家们没有意识到生命在氢气占主导的环境中可以生存,所以我们的实验就是给出一个简洁明了的证据,去证明这就是事实。”

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接着,西格尔解释道,她的研究团队也许会考虑研究系外行星——也就是太阳系外的行星——但是,他们不会把寻找可能存在生命的外星世界作为目标。此外,因为富含氢气的环境从行星的外表来看,通常更广阔而巨大,所以用地球上的观测技术会更容易被观测到,她补充说道。

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探寻微观世界

西格尔和她的团队在实验室中研究的微生物,在100%纯氢气环境下的成长比它们在“正常的”地球大气环境下更慢。西格尔说道,“大肠杆菌的成长慢了几倍,而酵母菌则慢了几百倍,”她说道。

虽然这个实验展现了生命能够在纯氢气的空气环境下生存的样态,但是科学家们对能够找到有着100%纯氢气大气环境的系外行星不抱有期望。尽管如此,他们仍希望能够找到一些氢气占大气主要成分的系外行星,西格尔说道。

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“我们还未发现任何的像那样的行星——但是,”西格尔讲道,“理论上来说他们应该存在……然而,木星、土星、天王星、海王星、巨大的系外行星和“迷你海王星”都有着H2(氢气)和He(氦)占主要成分的大气——虽然没人会觉得那儿会存在生命。”

仰望灿烂星空

这些发现对探索地外生命的研究尤为重要,因为,虽然天文学家还没有发现地外生命,他们猜想可能会有大型的岩石系外行星,其大气非常薄,富含氢气,西格尔说。

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展望未来的研究图景,我们现在已经知道生命可以在氢气中存活,那么也就是说,研究者就能够将视野拓展到更远的系外行星和它们的大气研究中去。这些研究可以改变研究者的观察视角,让他们以现有的技术,去寻找以前本来可能被忽视的系外行星。此外,当像NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜这样的观测工具发射到太空(詹姆斯韦伯太空望远镜原定于在2021年12月22日发射)后,这项研究在《自然天文学》杂志上公开发布。

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相关知识

詹姆斯·韦伯空间望远镜是计划中的红外线空间望远镜,原计划耗费5亿美元并于2007年发射升空。但由于各种原因,导致项目严重超支,发射时间数次推迟,最新预估总耗费高达96.6亿美元,目前最新发射时间为2021年12月22日。2019年8月28日NASA表示该望远镜首次组装完毕。它是欧洲空间局和美国宇航局的共用计划。

BY: Chelsea Gohd

FY: 赵大条

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