模擬系外行星的條件培養細菌或真菌，提示地球外可能存在生命

2020-08-28 聽科學說

來源：https://gizmodo.com/experiment-shows-some-life-can-survive-in-exoplanet-lik-1843241272

大腸桿菌和酵母這樣的單細胞有機體可以在大氣層中生長和生存，就像理論上存在於許多巖石系外行星上的那種大氣層一樣。

科學家們很想知道宇宙其他地方是否存在生命，這個問題的部分答案就是確定我們地球上的望遠鏡所看到的有人居住的系外行星的樣子。

多年來，一個專門的專家小組一直在手工篩選被計算機遺漏的克卜勒數據，希望能找到一些東西，這項工作已經發現了現在被認為是天文學家所知的最像地球的行星。

發表在《天文物理期刊》上的一項新研究描述了克卜勒 -1649c，一顆非常像地球大小的系外行星，位於300光年之外。 它的大小是地球的1.06倍，幾乎與我們閃閃發光的藍色大理石的大小相同。 這顆行星也恰好位於其恆星的宜居帶內，那是液態水可以存在於行星表面的可愛空間樣本。令人難以置信的是，如果沒有計算機算法對所有被拒絕的克卜勒數據進行系統的目視檢查，這顆類地系外行星可能永遠不會被發現。 再過一秒鐘，讓我們仔細看看這個新發現的世界，克卜勒 -1649c 接收了我們在地球上獲得的大約75% 的星光，它的平衡溫度大約是234開爾文(- 39攝氏度,-38華氏度) 。

根據這篇論文，平衡溫度完全基於入射的恆星輻射，不包括諸如物體的反射率和大氣效應等因素，目前無法確定克卜勒 -1649c 的實際表面溫度，因為科學家們對這顆行星的大氣成分一無所知。 相比之下，地球的平衡溫度是278.5開爾文(5攝氏度，42華氏度)。 「就大小和可能的溫度而言，這是克卜勒望遠鏡發現的與地球最相似的行星，」該研究的合著者傑夫 · 考夫林(jeff coughlin)的新聞發布會上說。

其他著名的系外行星包括 TRAPPIST-1f，它的大小與地球相當，而 TRAPPIST-1d 和 TOI 700d 的溫度與地球相當。 但沒有一個符合克卜勒 -1649c 的大小和溫度標記。 一顆被稱為 kepler-1649的紅矮星，這顆系外行星只需要19.5天，就能繞其主恆星完成一個完整的軌道，克卜勒 -1649c 就生活在它的恆星附近。 但是這顆小質量恆星的體積只有太陽的四分之一，它的能量遠不及太陽的四分之一，就可居住性而言，這可能是個壞消息。 紅矮星在星系中極為常見(銀河系中約有四分之三的恆星是紅矮星) ，但是它們很容易以強大的恆星爆發的形式頻繁發脾氣。到目前為止，美國宇航局的克卜勒太空望遠鏡已經為近2400顆系外行星的發現做出了貢獻，但是這個特殊的星球幾乎沒有受到影響。

這些行星有和我們一樣的大氣層嗎？ 生命的存在會如何改變這些大氣層？

如果生命能在富含氫的大氣中生存，就像許多系外行星上預期的那樣，那麼科學家可能需要擴大他們對維持生命的行星的定義。

麻省理工學院的研究人員開始培養大腸桿菌和啤酒酵母。 他們把微生物放在四個不同氣體濃度的瓶子裡培養: 一個用普通空氣，一個用100% 氫氣，一個用100% 氦氣，一個用20% 二氧化碳和80% 氮氣。 根據發表在《自然天文學》雜誌上的論文，這些微生物能夠在四個瓶子裡繁殖，但是它們在空氣中繁殖的速度至少是在其他氣體中繁殖速度的兩倍。 有些微生物可以在地球上最極端的環境中生存，比如深海熱液噴口附近。 但是，研究人員解釋說，如果微生物能夠在100% 的氫環境中生存，那麼它們就能夠在最有可能在巖石系外行星上被發現的大氣中生存。

天文學家們還沒有觀察到一顆有氫大氣的巖石系外行星，但是他們相信有氫大氣的巖石行星，比那些有較重氣體如二氧化碳和氮氣的行星更容易被發現和研究。 他們說，他們將能夠看到這些行星，並通過即將推出的望遠鏡，包括詹姆斯·韋伯空間望遠鏡望遠鏡，確定其大氣成分。

也許，根據最新的研究，科學家能夠在這些以氫為主的系外行星上，看到生命的跡象，以微生物排放的痕跡氣體的形式觀察到，這並不意味著這些行星上一定存在生命，畢竟實驗室的實驗也不能完全重現自然界發生的事情。

這些大腸桿菌和酵母細胞在地球富含氮和氧氣的大氣中開始它們的生命(並進化)。 實驗室裡的環境和外行星上的不一樣。 由於其表面的化學性質，實際的系外行星大氣會包含混合氣體。 為了維持只有氫氣的大氣層，這些系外行星要麼比地球冷，要麼表面有更強的引力，要麼有辦法補充大氣中的氫氣，很難說這些變化會對生命產生什麼影響，但是這項研究仍然提供了希望，即生命可能比我們在地球上看到的更加多樣化，如果是這樣，那麼下一輪望遠鏡也許能夠找到它。

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編輯：科學猿

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