目前,《Life》的样本量只有一个。如果没有一两个外星人来扩展生物学的界限,地球的进化历史就限制了我们是否可以期望其他行星产生像我们这样的复杂生物。
鉴于许多生命形式都欠我们大气中的氧气在我们寻找外星人的过程中,很自然地会寻找被类似气体混合物包围的其他行星。但一项新的研究表明我们需要很大的耐心。
来自那不勒斯费德里科二世大学和意大利 INAF 卡波迪蒙特天文台的研究人员研究了围绕不同类型恒星的 10 颗可能适合居住的系外行星接收到的光水平,但未能找到与地球大气层匹配的任何一颗。
根据我们对绕其他恒星运行的数千颗行星的观察,地球已经是一个相对独特的俱乐部的成员。一旦你排除了很多气态巨行星,烤岩石球, 和冰冻的超级地球,具有我们熟悉的生物化学性质的候选人并不多。
尽管如此,如果即使是数十亿颗恒星中的一小部分,也有一些大型天体的旋转距离足够近,足以让液态水聚集在它们的表面,我们就可以抬头看到亿万的伊甸园在我们的银河系。
即使是最简单的花园——至少按照地球的标准——也需要充足的阳光。也不是任何类型的太阳辐射都可以。将二氧化碳和水重新排列成葡萄糖和那些非常方便的氧分子需要能量足以产生反应的光质量,而不会分解蛋白质。
考虑到位于宜居带的系外行星通常会受到充足的阳光照射,而且含氧光合作用在地球历史上很早就出现,因此可以合理地假设它在恒星中是一个相当普遍的过程。
为了验证这一假设,研究人员测量了落在不同行星表面的光和构成辐射的波长的扩散,并计算了“火用”水平,即可以从阳光中挤出的功量。
如果有更多的明星像我们一样好就好了。
大多数恰好是红矮星——喜怒无常的太阳能够用猛烈的风吹扫它们的内行星,很快就会带走它们的大气层。
假设有行星能够经受住这种爆发,研究人员发现红矮星较低的温度仍然不太可能提供适当波长的强度来激活光合作用。
“由于红矮星是迄今为止我们银河系中最常见的恒星类型,这一结果表明其他行星上类似地球的条件可能比我们希望的要少得多,”说棺材。
更亮的恒星会更好,能够产生大量能量,但不太可能存活数十亿年,以排出地球上生命所需的氧复合物。
总而言之,一颗亮度只有太阳一半的恒星可以开始光合作用,但很难产生复杂的生物圈。
在用作案例研究的行星中,恰好为零的行星就能够提供足够的光合作用,使充满二氧化碳的大气层向类似地球的方向倾斜。
“这项研究对复杂生命的参数空间施加了严格的限制,因此不幸的是,容纳丰富的类地生物圈的“最佳位置”似乎并不那么宽,”说棺材。
我们所知道的一颗行星非常接近这个最佳位置。
开普勒-442b它绕着一颗橙矮星运行,其质量约为太阳的 60%,距离我们约 1,200 光年。它的质量大约是地球的两倍,并且自转可以散发热量,到目前为止它看起来像是一个潜在的天堂。
地球上大多数光合作用反应在 700 纳米左右的波长处达到顶峰。但如果 Kepler-442b 上的某种外星苔藓进化出一种吸收稍长波长(约 800 纳米)的方法,它将获得多 20% 的光子的好处。
随着我们扩大已知世界的图书馆,我们有可能会发现像我们这样的生物圈的更好候选者。
进化继续在我们自己的星球上震惊我们,所以我们只能想象宇宙中可能存在的各种生态系统。据我们所知,化学合成冰卫星可能占大多数。鉴于我们在地球上的经验有限,也许光合作用存在一些我们无法理解的变化。
知道我们不寻常并不意味着我们一定是孤独的。但根据我们的发现,我们可以花点时间来欣赏我们的生活品味是非常特别的。
这项研究发表于英国皇家天文学会每月通知。