JWST 能够探测其他恒星周围的生命前兆

即将发表在《天体物理学杂志》上的一项研究得出结论，詹姆斯·韦伯太空望远镜能够探测到围绕附近恒星运行的行星大气中的氨、甲烷和氢氰酸等气体。这些气体以及作者考虑的其他七种气体的重要性在于，它们是论文中所谓的“前生物特征”——可能产生生命的化学条件的迹象。

棒极了JWST 的图片一直以来，任何希望它能发现太阳系外生命迹象的人迄今为止都感到失望。公平的辩论这是否是詹姆斯·韦伯太空望远镜能够真正做到的事情，或者我们是否需要等待下一代更更先进的望远镜。

华威大学博士生 Alastair Claringbold 和合著者采取了不同的方法。他们没有寻找诸如溴甲烷，这些物质可能只有活体生物才能大量产生，因此他们研究了寻找与生命起源前化学相关的化学物质的可能性。其中一些物质单独来看可能意义不大，但综合起来看，它们将表明这个世界与生命首次出现时的地球非常相似，因此有望孕育生命。

为了增加复杂性，研究小组考虑了五种类地行星。其中包括一颗以海洋为主的行星、另一颗富含火山的行星、一颗与地球相似的行星、一颗质量远大于地球的岩石行星（“超级地球”），以及一颗刚刚遭受重大撞击的行星。在每种情况下，他们都考虑了行星大气中每种分子需要有多丰富，詹姆斯·韦伯太空望远镜才能探测到它们。

某些行星类型和分子的组合会比其他组合容易得多。例如，富含氢的大气层“更蓬松”，有助于检测其中的稀有分子。有些气体比其他气体产生更易识别的特征。在撞击后的行星上，浓度不到十亿分之一的甲醛就可以被检测到，而某些分子需要浓度接近 1% 才能在某些类型的行星上被检测到。尽管如此，作者认为他们发现的许多最低浓度都是现实的。

例如，他们认为其中五种分子可能在特拉普斯特-1e，当然假设与邻居不同，它有一个大气层需要探测。

即使这些分子最终没有被证明是生命的信号，其中的许多分子也可能是其他有趣事物的迹象，例如行星大气层中存在闪电。

检测此类化学物质最简单（也是目前唯一可行的）方法是等到行星从其恒星前方经过（凌日），从地球上看。恒星发出的光将穿过行星的大气层（如果有大气层的话），部分光谱将被阻挡。干扰的波长揭示了大气层的成分。

要探测相对稀有的分子，一次凌日通常不够。相反，詹姆斯·韦伯太空望远镜需要观测多达十次凌日，结合数据来收集足够的光线并排除恒星耀斑等干扰。

对于一颗与地球轨道长度相当的行星来说，这一过程将耗时 10 年，比詹姆斯·韦伯太空望远镜的探测时间还要长。预期寿命。然而，对于围绕红矮星运行的行星来说，宜居带更近，凌日现象出现的频率也更高。如果确定了合适的目标，詹姆斯·韦伯太空望远镜可以在凌日现象发生时对其进行观察，并在不到一年的时间内，在几个小时的观察时间内收集必要的数据。

作者声称詹姆斯·韦伯太空望远镜可以通过这种方式找到的合理浓度的气体的完整清单如下：“氰化氢（HCN）、硫化氢（H₂S)、氰基乙炔(HC₃N)、氨水 (NH)₃)、甲烷 (CH₄）、乙炔（C₂H₂)、二氧化硫 (SO₂)、一氧化氮 (NO)、甲醛 (CH₂O）和一氧化碳（CO）。”其中一些已经在其他星球上被发现，例如土卫六上的HCN和系外行星GJ 1132b，但最重要的是它们的组合，以及它们在宜居带的出现。

该研究已被接受发表于天体物理学杂志预印本可在学术期刊。

[H T：今日宇宙]