天文學家認為系外生命搜索範圍應擴大至氫的世界

如果我們有機會在系外行星上發現生命的證據，那八成是透過分析其大氣中的氣體得知，隨著已知的系外行星不斷增加，我們可能很快就會在系外行星的大氣層中發現與地球生命相似的環境。

但假如這些外星生命所運用的化學物質與我們不同呢？新研究中表示，我們對系外生命的搜尋範圍，不應僅關注類地球行星，而也應擴大至包含氫氣大氣層的行星。當一顆系外行星從它的母恆星前面經過時，我們可以探測它的大氣層，當這樣的現象發生時，恆星的光線必須穿過行星的大氣層才能抵達地球，其中的部分光線難免在凌日過程中被該星的大氣層所吸收。

藉由分析恆星的光譜及進光量可以得知系外行星的大氣層成份，這也是詹姆斯韋伯太空望遠鏡的目標之一，地球上的大氣中含有甲烷，它們會自然地與氧氣反應產生二氧化碳，但甲烷是透過生物體的化學反應來維持的，從另一個角度看，如果二十四億年前的「大氧化事件」，光合作用生物沒有把氧氣從二氧化碳中釋放出來，大氣層中的氧氣含量將會低到不可思議。

研究中認為，在比地球更大的世界裡，「超級地球」的大氣層主要是由原始的氫構成的，雖然氫是所有分子中最輕的，但只要一顆「超級地球」有足夠強的重力場，就可以維持住，這些氫氣可能是形成行星時在附近所捕獲的氣體，也可能是後來鐵和水間的化學反應中釋出的，此外，以氫為主的大氣層厚度會比以氮為主的大十四倍，使它更容易在光譜數據中被發現。

研究作者進行了生物實驗，證明了大腸桿菌及各種醏母聰可以在完全沒有氧氣的氫氣環境中存活及繁殖，雖然速度比較慢，但都是能夠做到的，而且不僅是普通的生活，其中大腸桿菌在氫環境下可以產生幾十種多樣性的不同氣體，這些氣體中的許多物質如：二甲基硫化物、異戊二烯等「生物特徵」，這也提高了我們識別系外行星生命現象的機會。

雖然氫的代謝過程比使用氧的代謝過程效率更低，然而，以天文生物學的觀點，利用氫的生命已經是一個確定的概念，甚至有一些高等智慧生命出現在科幻小說中，此外，濃度較高的氫分子可以成為一種溫室氣體，同樣也能使行星的表面維持足夠的溫度容納液態水。

本篇討論中尚未考慮像木星這種氣態巨行星生命的可能性，但是僅僅是如此，可能已經使我們能探測的天體數量增加了一倍以上。

【圖：互聯網；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2020年5月4日出版的《自然-天文學 》期刊