笑气可能指向类地行星上的外星生命

根据美国研究人员领导的一项研究，类地系外行星大气中存在一氧化二氮可能是外星生命存在的标志。 爱德华·施维特曼 在加州大学河滨分校。

使用先进的计算机模型来支持他们的提议，该团队认为其工作可以为当前和未来的天文台（包括詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST））的系外行星研究提供重要的见解。

天文学家知道超过 5000 颗系外行星——它们是围绕太阳以外的恒星运行的行星——而且这个数字还在不断增长。 随着望远镜的改进，天文学家在确定系外行星大气成分方面越来越好，这些测量在寻找外星生命方面发挥着重要作用。 这是通过对穿过系外行星大气层的星光进行光谱测量来完成的。

寻找生命

我们从未在另一个星球上看到过生命，所以我们不知道它会如何影响系外行星的大气。 相反，天体生物学家识别地球大气中与生命存在相关的化学物质并寻找这些“生物特征”。

这就是一氧化二氮（也称为笑气）的来源。虽然它在今天的地球大气中并不常见，但施维特曼及其同事认为，这种气体在地球历史的前几个时代可能很丰富。

一氧化二氮是由地球上的一些生物体产生的，因此它有可能存在于一些孕育生命的系外行星的大气中。 然而，在地球上，有一些自然过程使大气中的一氧化二氮水平保持在非常低的水平。 然而，在其他行星上，大量的一氧化二氮可能是由于分解该化合物的金属催化剂和生物酶含量低所致。 另一种可能性是，一些系外行星接收到的恒星辐射在破坏一氧化二氮方面不如阳光有效。 事实上，在这种情况下，一氧化二氮的含量可能高到足以被 JWST 等望远镜观测到。

施维特曼的团队通过开发一个生物地球化学模型来探索这个想法，该模型量化了围绕主序星运行的类地系外行星大气中一氧化二氮的可能丰度。 通过将他们的模型与光化学和光谱模型相结​​合，研究人员还计算出一氧化二氮可以在一系列大气条件下达到可检测的水平。 这可能包括 特拉普-1 系统，其中多达四颗行星似乎在其冷红矮星主星的宜居带内运行。

虽然一氧化二氮也可以由非生物来源产生，例如雷击，但研究小组表明，产生的气体量将比外星生态系统产生的气体量低几个数量级。 基于他们的结果，Schwieterman 及其同事希望 JWST 与其他积极寻找外行星大气中生命迹象的望远镜一起，将一氧化二氮添加到可行的生物特征列表中——这可能会使外星生命的发现更近一步。

该研究描述于 天体物理学杂志.