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据外媒报道，科学家称，大气中的氧气可能不是一种完全可靠的“生物信号”。在寻找其他行星上的生命时，一颗行星的大气中是否存在氧气是一种潜在的生物活动迹象，未来的望远镜可能会探测到这种迹象。 然而，一项新研究描述了这样一种例外情况：一颗围绕着类太阳恒星的没有生命的岩石行星可能会进化到大气层中有氧气。

对此，于2021年4月13日发表在《AGU Advances》的研究论文强调了下一代望远镜的需求，即这些望远镜除了探测氧气外还要能够表征行星环境并寻找多条线索的生命证据。

在未来的几十年里，也许到21世纪30年代末，天文学家希望能拥有一架望远镜，它能对类日恒星周围可能类似地球的行星拍摄图像和光谱。论文合著者、天文学家与天体物理学教授、加州大学圣克鲁兹分校(UCSC)Other Worlds实验室负责人Jonathan Fortney指出，他们的想法是将目标定位在跟地球相似到可能有生命存在的行星上并能描述出其大气特征。“关于探测到的氧气是否‘足够’成为生命的迹象已经有过很多讨论。这项研究确实说明了需要了解你的检测背景。除了氧气还有哪些分子被发现或没有发现，这对我们了解这个星球的进化有什么启示？”

这意味着天文学家将需要一个对波长范围很宽的望远镜，这样他们才能探测行星大气中不同类型的分子。

研究人员将他们的发现建立在一个详细的、端到端的计算模型上。该模型描述了岩石行星的演化过程--从它们的熔融起源开始，一直延伸到数十亿年的冷却和地球化学循环过程。研究人员通过改变模型行星中挥发性元素的初始库获得了令人惊讶的广泛结果。

当高能紫外线将高层大气中的水分子分解成氢和氧时，氧气就开始在行星的大气层中积累。轻量的氢会优先逃逸到太空中，留下氧气。其他过程则会从大气中除去掉氧气，比如熔融岩石释放出的一氧化碳和氢气会跟氧气反应，岩石的风化也会吸走氧气。这些只是研究人员在他们的岩石行星地球化学演化模型中纳入的几个过程。

研究论文第一作者Joshua Krissansen-Totton则指出：“如果你用我们认为的最初的挥发物库存来运行地球的模型，那么你会可靠地得到每次相同的结果--如果没有生命你就不会在大气中获得氧气。但我们也发现了在没有生命的情况下也能获得氧气的多种情况。”

比如一颗跟地球类似但一开始就拥有更多水的行星，其最终会形成很深的海洋从而给地壳带来巨大的压力。这有效地停止了将从大气中除去氧气的地质活动如岩石融化或风化。

在相反的情况下，当行星开始时只有相对少量的水时，最初熔化的行星的岩浆表面可以迅速冻结，而水仍留在大气中。这种“蒸汽大气”在上层大气中注入了足够的水，当水分解、氢逸出时则就可以积累氧气。

第三种可能导致大气中出现氧气的情况是，有一颗行星在其他方面跟地球相似，但一开始二氧化碳跟水的比例比地球更高。这就导致了失控的温室效应，此时，温度过高从而导致水无法从大气中凝结到这颗星球表面。

Krissansen-Totton说道：“在这种类似金星的情况下，所有的挥发物都是从大气中开始的，只有很少的挥发物留在地幔中被释放出来并吸收氧气。”

他指出，以前的研究主要集中在大气过程，而本研究中使用的模型则 探索 了地幔和地壳的地球化学和热演化以及地壳和大气之间的相互作用。

耶泽洛陨石坑和河流三角洲。（美国国家航空航天局/喷气推进实验室/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/毛伊岛空间监视站/布朗大学 早在2018年11月，美国航天局就宣布火星2020探测器将在耶泽洛陨石坑着陆。耶泽洛陨石坑地区地质多样，汇入河流带来的沉积物在此形成了冲积扇。这些沉积物在陨石坑的卫星图像中能很清楚地被看到，里面有可能含有被保存下来的古代有机分子。 但陨石坑里还有一些让科学家们感兴趣的东西，这些东西在可见光图像中看不太清楚：一个由碳酸盐组成的“浴缸圈”，科学家们认为它可以保存化石。 火星2020探测器给我们对火星宜居性的科学研究加大了筹码。当勇气号和机遇号前往火星时，他们的任务是寻找水在过去或现在存在的证据。他们做到了。当火星科学实验室（又名：“好奇号”火星车）前往火星时，它的任务是评估火星在过去和现在的宜居性。而现在，还未实际命名的火星2020探测器有着最艰巨的任务：寻找过去微生物存在的迹象；或者简单地说：去寻找化石。计划着陆区（美国国家航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/毛伊岛空间监视站/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/欧洲航天局） 选择耶泽洛陨石坑作为着陆区有几个原因：它很古老—是一个约35亿年前的湖的遗址；它含有同样古老的地貌，包括河流三角洲；它还含有碳酸盐形成的所谓的“浴缸圈”。 在地球上，碳酸盐形成的化石结构历时长久、可以持续数十亿年；包括贝壳、珊瑚、和叠层石。既然耶泽洛陨石坑曾是一片水域，科学家认为有必要研究耶泽洛陨石坑边缘的碳酸盐圈、看看那里是否有化石。 如果你对此仍心存怀疑、犹豫不决，请记住，选择耶泽洛陨石坑，以及在火星上寻找化石生命，是建立在多年的严谨科学基础上的。没人知道我们会在那个富含碳酸盐的陨石坑边缘找到什么，但经验证据表明我们该从这里找起。耶泽洛陨石坑的位置，紫色为低海拔，红色为高海拔。（美国宇航局/喷气推进实验室/美国地质勘探局）一篇发表在《伊卡洛斯》（ Icarus）杂志上的论文详细介绍了耶泽洛陨石坑的矿物多样性，包括边缘的碳酸盐沉积物。 这篇论文的题目是：“耶泽洛陨石坑的矿物多样性：火星上可能存在湖泊碳酸盐的证据”。请注意，“湖泊的（lacustrine）”一词的意思是“与湖泊有关的或与之有联系的” 美国宇航局的火星勘测轨道器探测器（MRO）用CRISM（火星专用小型侦察影像频谱仪）仪器发现了这些碳酸盐。CRISM专用于寻找与水相关的矿物；其图像显示，耶泽洛陨石坑的边缘有明显的碳酸盐。CRISM图像中的耶泽洛陨石坑，绿色表示碳酸盐。（美国航天局/加州理工学院喷气推进实验室/毛伊岛空间监视站/约翰霍普金斯大学应用物理实验室//普渡大学/美国地质勘探局）该杂志的主要作者、位于印第安纳州西拉斐特的普渡大学的布里奥妮·霍根说：“CRISM很多年前就在这里发现了碳酸盐，但我们才注意到它们在应是湖泊边缘的集中程度。” “在整个任务期间，我们在许多地方都会遇到碳酸盐沉积物，但浴缸圈会是最令人兴奋的参观地点之一。” 在地球上，一些最古老的化石是叠层石。叠层石是由蓝藻层形成的层状结构；它们可以追溯到35亿年前。 如果火星在其遥远的过去的确维系过生命，那么它可能有自己的叠层石。假如事实确实如此，那围绕耶泽洛陨石坑的古湖碳酸盐圈会是寻找它们的好地方。 领导2020年火星项目的是位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室，副项目科学家肯·威利福（Ken Williford）德说：“在我们选择耶泽洛陨石坑作为着陆点的因素中，其中最令人兴奋的原因之一就是‘边缘碳酸盐’形成于湖泊环境中的这个可能性。古老湖岸的碳酸盐化学是保存古代生命和气候的记录的绝佳配方。” “我们迫不及待地想去到表面，去发现这些碳酸盐是如何形成的。” 如果碳酸盐是在湖边形成，那么它们很可能形成于火星的诺亚纪时期。诺亚纪是火星的第一个纪元，结束于大约35亿年前。 科学家认为在那时火星气候相对湿润，大气中富含二氧化碳。碳酸盐通过岩石、水、和二氧化碳相互作用形成。 碳酸盐还能告诉我们更多；它们包含了火星气候变化的地质记录。 既然它们的形成是通过二氧化碳、水、和岩石之间的相互作用，那它们的形成可以记录火星上气候随时间发生的微妙变化。它们可以帮助我们讲述火星是如何从一个有着厚厚大气层的古老潮湿星球演变为今天寒冷干燥的沙漠的。 科学家们还在耶泽洛陨石坑的三角洲边缘发现了富含水合二氧化硅的沉积物。就像碳酸盐一样，水合二氧化硅也有可能保存化石。 如果水合二氧化硅沉积物位于三角洲底部，那么它也可能是寻找化石（特别被埋藏的微生物化石）的绝佳场所。一篇详述水合二氧化硅沉积物的论文在美国地球物理学会（AGU）期刊上发表。 在耶泽洛陨石坑的碳酸盐沉积物并不都一致均匀。它们分布在不同的地区、不同的高度，具有不同的地形特征和光谱特征。而最重要的区域也许就是所谓的边缘碳酸盐。 它们显示出最强烈和最清晰的碳酸盐特征，并且它们位于陨石坑的西部内边缘。边缘碳酸盐岩的边缘有时与地形和外观的变化一致。科学家们急于弄清楚这一切意味着什么。边缘碳酸盐的轮廓为红色。（美国宇航局/火星勘测轨道飞行器/霍根等2019年） 当然，这只能通过火星2020探测器的现场测定来完成。探测器将于2021年2月18日到达耶泽洛陨石坑；一旦到了那里，这么多人的辛苦努力就会开始有回报。 地球上有一些地方（通常在高山上），海贝化石会从岩石中冒出来，任何路人都能轻易看到。他们出现的位置引起了像达芬奇之类的早期的思想家对圣经中洪水故事的质疑。 如果火星真有化石的话，它不太可能轻易丢弃。但是，思考一下我们自己对化石的认识，以及这些知识是如何随着时间的推移而增长的，也引起人们关于我们会在火星上发现什么、以及这一发现将会如何塑造我们的信念的想象。 作者: EVAN GOUGH, UNIVERSE TODAY FY: 绿土 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处