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氧,會讓判斷有沒有外星生物變成一場瞎忙嗎?

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最新研究指出,系外行星的大氣即便有豐富的氧-卻未必見得都是生物造成的現象-反倒有可能只是恆星輻射的紫外線組合過於特別而導致的。

地球大氣中本不該有單體氧存在。但是,還好有光合生物出場,在距今大約22億至24億年前,單體氧的豐度開始增加,直到今天它都還在(為此,大家都該感恩)。

許多天文生物學家相當樂見在系外行星上也出現的是相同情形 – 尤其那些以M型矮星為母恆星的系外行星 – M型矮星周圍的系外行星向來是這類搜索的首選標的,在我們的銀河系裡,這類恆星數量特別豐富,壽命長而穩定,溫度涼爽,黯淡不亮,質量較低,這幾大特徵,讓發現這類恆星附近的行星相對變得容易。

善於計算宇宙中一些機率問題的天文學家最近掐指運算,發現,在這種M矮星附近找到類地行星的機率高達近50%,並且如果大氣裡含氧,那就更暗示「生物活性」的活躍啦。

可不是。但未必盡然。

由中國國家天文台田丰教授主導的國際團隊,近日在一場行星科學會議中發表最新報告,提供一種想法說明了位於M型矮星適居區內的行星,「可能有很多單體氧,但其實完全沒有生命現象」,田教授團隊認為這種假陽性的機率頗高。

這關鍵要看母恆星所發出能量如何。今年稍早,科羅拉多大學一支團隊(Kevin France主導),用哈柏太空望遠鏡對6個M型矮星做研究,光球區雖不太亮,這些M型矮星輻射出大量紫外線。飆出相當於太陽等級的遠紫外輻射,但是近紫外輻射卻不到太陽的0.1%。

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田丰說,遠近紫外線兩者比例的強烈懸殊,讓這些系外行星大氣化合物的組合也大不相同。意思是,遠紫外光子可以分解二氧化碳並產生氧原子,氧分子(O2),甚至臭氧(O3),在和氫發生反應後,產生其他副產品包括H2O2和HO2(注意:不是H2O)。但倘若近紫外光子的數量遠遠不足,將會導致重組成CO2反應作用也無法維持太久,而最終,氧濃度會變高。

以光譜儀檢測氧氣不難,設計製造未來的太空飛行器以執行系外行星大氣偵測任務是指日可待。不過,會不會到頭來,含有氧的這項條件對其實根本不存在的生物活性反而造成誤判呢?雖不至於,但田丰教授提醒的是,我們得學個功課,恐怕該先對紫外線的環境好好地摸熟,再號稱系外行星上「有生命存在」。(Lauren譯)

資料來源:Is Oxygen a False Positive for Alien Life?

轉載自中研院天文網[2013.10.08]

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