系外行星|在一个外星世界中检测到这种特殊的气体( 二 ) 天文学家|甲烷|太空

正如詹解释的那样：“我们在麻省理工学院的研究小组专注于使用一种整体的方法来探索所有可能的气体作为潜在的生物特征气体。我们之前的工作导致了所有小分子数据库的创建。我们继续过滤ASM数据库，使用数据驱动方法进行机器学习，以识别最可信的生物签名候选气体，其中之一是异丁二烯。 ” 和它的表亲甲烷一样，异丁二烯是一种有机烃分子，由地球上的不同物种产生作为二次代谢产物。除了落叶树，异丁二烯也由各种进化遥远的生物产生——如细菌、植物和动物。正如西格解释的，这使得它成为一个潜在的生物特征。 “异戊二烯很有前途，因为它是地球上生命产生的巨大质量——和甲烷一样！”此外，各种各样的生命形式（从细菌到动植物），它们进化遥远，产生异丁二烯，这表明这可能是其他地方生活可能构成的某种关键基石。 ”
【系外行星|在一个外星世界中检测到这种特殊的气体】
虽然异丁二烯在地球上的含量与甲烷一样丰富，但异丁二烯被与含氧和含氧自由基的相互作用所破坏。出于这个原因，张、西格和他们的团队选择专注于缺氧的大气。这些环境主要由氢2、二氧化碳和氮气(n2)组成，这与地球的原始大气组成的环境相似。根据他们的发现，一颗原始行星（生命开始出现的地方）的大气中会有丰富的异戊二烯。这可能是4亿到25亿年前地球上的情况，当时单细胞生物是唯一的生物，光合用的蓝藻细菌正在慢慢地将地球大气转化为富氧的生物。到25亿年前，这以“大氧合事件”(GEO)达到高潮，这被证明对许多生物体（以及异丁二烯等代谢物）是有毒的。也正是在这段时间里，复杂的生命形式（真核生物和多细胞生物体）开始出现。在这方面，异戊二烯可以用来描述那些处于重大进化转变中的行星，并为未来的动物门奠定基础。但正如张所指出的，挑出这个潜在的生物特征也将是一个挑战，即使对JWST也是如此。
以异戊丁二烯作为生物标志物的警告是：探测需要10x-100倍。探测近红外异戊二烯化合物光谱特征会因甲烷或其他碳氢化合物的存在所阻碍。对异戊二烯的独特检测将具有挑战性，因为许多碳氢化合物分子在近红外波长中具有相似的光谱特征。但未来聚焦于中红外波长的望远镜将能够独特地检测到异丁二烯光谱特征。 ”
除了JWST之外，南希·格雷斯罗马太空望远镜（哈勃任务的继承者）也将在2025年进入太空。这个天文台将拥有“100个鹅卵石”的威力，它最近升级的红外滤光器将使它能够通过与JWST和其他“伟大天文台”合作来描述系外行星。
目前，地球上还建造了一些地面望远镜，它们将依赖于精密的光谱仪、日冕仪和自适应光学系统(AOS) 。这些望远镜包括超大望远镜(ELT)、巨型麦哲伦望远镜(GMT)、30米望远镜(TMT) ，这些望远镜还将能够对系外行星进行直接成像研究，其结果预计将是开创性的。在不断更新的仪器、快速改进的数据分析技术以及我们的方法的改进之间，对系外行星的研究只会进一步加速。除了有成千上万的观点可供研究（其中许多将是岩石和“类地球”），我们对它们的前所未有的观点将让我们看到有多少可居住的世界。
但有一件事是清楚的：在未来的几年里，当天文学家们开始梳理所有关于系外行星大气层的新数据时，他们将有一份全面的生物特征列表来指导它们。
西格和詹之前的工作包括一个火星温室的概念，它可以为四名宇航员提供为期两年的所有必要的食物。这个温室被称为生物圈工程的外星住宅建筑（海狸），在2019年美国宇航局大创意挑战中获得第二名。
BY: MATT WILLIAMS UNIVERSE TODAY
FY: nebula
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