我们第一次在绕另一颗恒星运行的行星上发现生命存在的证据（系外行星），可能是通过分析其大气中的气体来实现的。随着已知类地行星数量的增加，我们很快就会在系外行星的大气层中发现与地球生命有关的气体。
但如果外星生命使用的化学物质与我们的有所不同呢？一项新研究，发表于自然天文学认为，利用大气层寻找生命证据的最佳机会是将我们的搜索范围从关注像我们自己的行星这样的行星扩大到包括那些具有氢大气层的行星。
当系外行星经过其恒星前方时，我们可以探测它的大气层。当这种凌日发生时，恒星的光必须穿过行星的大气层才能到达我们，其中一些光在传播过程中被吸收。
观察恒星的光谱——它的光根据其波长进行分解——并找出由于凌日而丢失的光，从而揭示大气层由哪些气体组成。记录系外行星的大气是拖延已久的目标之一詹姆斯·韦伯太空望远镜。
如果我们要找到一种化学混合物与我们预期不同的大气层，最简单的解释之一就是它是通过生命过程维持的。
地球上就是这种情况。我们星球的大气层含有甲烷 (CH₄)，它会与氧气自然反应生成二氧化碳。但甲烷是通过生物过程不断补充的。
另一种看待这个问题的方法是，如果没有在所谓的光合微生物从二氧化碳中释放出氧气，那么氧气根本就不存在。伟大的氧化事件这大约始于 24 亿年前。
超越氧气气氛
这项新研究的作者认为，我们应该开始研究比地球更大、其大气层主要由氢组成的世界。它们可能不含任何游离氧，因为氢和氧会形成高度易燃的混合物。
氢是所有分子中最轻的，很容易逃逸到太空。对于一颗岩石行星来说，要拥有足够强大的引力以附着在氢大气层上，它需要是一个质量约为地球两倍到十倍的“超级地球”。
氢可能是直接从行星生长的气体云中捕获的，也可能是后来通过铁和水之间的化学反应释放出来的。
随着海拔的升高，以氢为主的大气层的密度下降速度比地球等以氮为主的大气层的密度要慢 14 倍。这使得行星周围的大气层扩大了 14 倍，从而很容易在光谱数据中发现。
更大的尺寸也将提高我们通过光学望远镜直接成像观察这种大气的机会。
实验室吸氢
作者进行了实验室实验，证明细菌大肠杆菌（其中数十亿生活在您的肠道中）可以在完全没有任何氧气的氢气气氛下生存和繁殖。
他们对多种酵母也证明了同样的情况。
尽管这很有趣，但它并没有为生命可以在氢气氛下繁荣的论点增加多少分量。
我们已经知道地壳内有许多微生物通过代谢氢生存，甚至还有一种多细胞生物体一生都在无氧环境中度过在地中海的地板上。
地球大气层一开始没有氧气，氢含量不可能超过 1%。但早期生命可能必须通过氢与碳反应形成甲烷来进行代谢，而不是像人类那样通过氧与碳反应形成二氧化碳。
生物特征气体
不过，这项研究确实有了一个重要的发现。研究人员证明，产品产生的数十种气体具有“惊人的多样性”。大肠杆菌生活在氢气下。
其中许多，例如二甲基硫醚、羰基硫和异戊二烯，可以在氢气气氛中检测到“生物特征”。这增加了我们识别系外行星生命迹象的机会——你必须知道要寻找什么。
也就是说，使用氢的代谢过程比使用氧的代谢过程效率低。然而，呼吸氢气的生命就天体生物学家而言，这已经是一个既定的概念。
有感知的氢呼吸者甚至出现在一些基于理性的科幻小说中，例如大卫·布林的励志小说。
这项新研究的作者还指出，足够浓度的分子氢可以充当温室气体。这可以使行星表面保持足够的温度，足以容纳液态水，从而保持表面生命的温度，并且与恒星的距离比其他情况更远。
作者回避考虑在像这样的巨型气体行星中找到生命的机会。
即便如此，通过扩大宜居世界的范围，将具有富氢大气的超级地球纳入其中，我们可以探测的天体数量可能会增加一倍，以寻找那些第一个难以捉摸的外星生命迹象。
