科学求知者寻找系外生命何必找氧气?新研究表明:生命也可以呼吸氢气


在科幻作家大卫·布林的名作《提升之战》中 , 有一种诡异的外星生命 , 可以通过呼吸氢气来生存 。 在当时看来 , 这个想法似乎有些大胆 。 不过 , 最近真的有科学家在认真思考这一点 。 呼吸氢气的生物
在寻找地外生命的时候 , 科学家们一直默认一点:气体行星是无法孕育生命的 。 这是因为没有液体和固体表面 , 而且风暴过于恶劣 , 无法让生命稳定存在 。
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不过 , 虽然这些以氢气为主要成分的气体行星不太可能支持生命的存在 , 但是生命仍然可能与氢气有着密不可分的关系 。 最近 , 麻省理工学院的Sara Seager提出:人类应该尝试在宇宙中寻找那些呼吸氢气的生物 , 这将大大增加人类找到地外生命的概率 。
这支科研团队最近在《自然天文学》杂志上发表了一篇文章 , 介绍了自己团队近期的研究成果 。 她和她的同事们在实验室研究中观察到 , 有一些微生物(如大肠杆菌和酵母菌)可以在以氢气为主的空气环境中生存并且茁壮成长 。 不仅如此 , 此前也有研究发现 , 地壳中有一些微生物可以通过代谢氢气来生存 , 所有这些生物体现出了惊人的多样性 。 这个现象引起了她的思考:是否宇宙中有些星球孕育了这样的生物甚至是生态系统呢?
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要知道 , 在宇宙中 , 像地球这样以氮气和氧气为主的行星数量并不是非常多 。 相比之下 , 氢作为宇宙中最丰富的元素 , 更有可能出现在其他星球上 。 同时 , 氢气要比氮气和氧气轻得多 , 因此可以从地表延伸到更远的地方 。 据计算 , 氢气为主的大气层比地球只有地球大气层密度的1/14 。 由于体积和密度成反比 , 我们可以知道 , 富氢的行星会有更蓬松的大气层 , 也就更容易被我们发现 。 地球曾经是什么样的
你可能以为:一颗星球的大气结构造就了它表面的生物 。 但是 , 一颗星球上的生物也反过来造就了它表面的大气层 , 地球就是一个例子 。
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科学家告诉我们:地球也不是一直都拥有今天这样的大气层的 。 据推测 , 在刚形成大气层的时候 , 地球并没有今天这么多的氧气 。 恰恰相反 , 那时候的地球非常贫氧 。 那个时候 , 大气层中有很多的二氧化碳 , 以及不到1%的氢气 。
说起来 , 那时候的地球算不上是富氢行星 , 但是氢气的确有着重要的意义 。
有人认为 , 由于那个时期几乎没有氧气 , 地球出现的早期生命并不像我们一样吸入氧气呼出二氧化碳 。 它们可能会通过结合氢气和碳 , 释放出甲烷 , 并在这个过程中获得自己所需的能量或者物质 。 于是 , 那个时期的地球大气层中含有大量的二氧化碳和甲烷 , 以及极少量的氢气 。
一直到二十多亿年前 , 著名的大氧化事件发生了 。 在这个过程中 , 地球的氧气含量大幅提高 , 最终形成了今天这样的大气结构 , 以及今天这样的生物圈 。 但是 , 直到今天 , 地球上依然有一些我们平时注意不到的生物 , 它们生活在极端环境下 , 依然在通过吸收大气层中仅存的一点点氢气和二氧化碳 , 合成甲烷 。
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说了这么多 , 我们是想告诉你:一颗星球上的气体不仅仅可能是产生生命的条件 , 还可能是生命改造星球的结果 。 因此 , 那些富氢的行星之所以长时间内没有被看作孕育生命的候选者 , 是因为我们并非诞生于富氢行星 , 也没有造就地球的富氢大气层 。 但是 , 也许某一颗富氢行星上就可以孕育生命 , 它的氢气并没有像早期地球一样被耗尽 , 而是完全塑造了一群靠氢气生存的生命 。 富氢行星是什么样的