烹饪外星氛围©Getty Images

合成气氛如何帮助我们寻找外星生活

科学家正在重新创造居然居然的空气。他们的工作可以有助于揭示外星生活的存在吗?

你如何发现外星人?一些科学家正在寻找横向空间的通信信号。其他人提出在星光中寻找可能是由巨大的外国建造的墨西哥轨道绕过遥远的太阳造成的倾斜。

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但也许可能是最有前途的探究系列在于探测外星人世界周围的气体层。如果我们从远处观看地球,我们将能够通过分析我们的氛围的化妆来推断我们的存在。只有一个过程我们知道这可以保持它如此丰富的氧气:生活。

如果外星人居住在其他世界,他们也可能在他们的环境中印记了他们存在的存在。虽然我们能够通过最新的空间望远镜对外星氛围进行同行,但是有一个捕获:我们真的不知道我们正在寻找什么。我们只有地球作为比较 - 但如果有其他气体组合可以揭示生命的存在?

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这个问题的答案可能谎言沉默的新研究,这些研究可以复制地球上的外星空气,在实验室中烹饪异国情调的酿酒。与此同时,其他科学家正在模拟强大的超级计算机内外环境的天气和循环,以了解遥远的世界可能是多么令人愉快的世界。这项研究已经已经提供一些关于下一代外星人猎人应该关注他们的注意的诱人的线索。

空中的东西

自从第一次检测出EXOPLANET - 一个星球上的一个星球 - 1992年, 已经确定了超过4,000人,主要是通过观察星光的微妙但定期调光,因为行星穿过其父母的星星并阻挡一些光(过境)。通过NASA的开普勒太空望远镜(2009年至2018年10月)以这种方式检测到超过一半的外产网。 2018年4月,美国宇航局推出了一名继任者: 过度的Exoplanet调查卫星 (TESS).

像孔62E这样的超地球是一种常见的外延,厚实且朦胧的环境©NASA
像孔62E这样的超地球是一种常见的外延,厚实且朦胧的环境©NASA

为了研究Exoplanet的气氛,天文学家看看大气如何吸收通过它的星光。不同的气体分子将吸收不同波长的光线,因此研究人员可以在运输过程中分析星形过滤的光谱,以销钉销存在。通过这种方式,天文学家在2001年的EXOPLALET气氛中进行了第一次直接检测和化学分析 - 发现钠的气体巨头的钠,称为HD 209458b。

从那时起,几个外延植物已经分析了它们的大气,揭示了水蒸气,甲烷,二氧化碳,甚至少量氧气的存在。然而,这些气体都不是信号寿命,然而 - 甚至不是氧气,因为我们知道可以在不涉及生物体的情况下创造少量的过程。

这就是行星科学家莎拉·赫斯特博士的工作进来。在美国巴尔的摩的约翰霍普金斯大学,她领导了一支科学家,酿造了可能在外产大气中的气体模拟的酿造实验室模拟,以便找出他们可能产生什么。到目前为止,Hörst的工作侧重于大气现象,任何在一个大城市的人都花时间的人都熟悉:阴霾。

用气体烹饪

两种最常见的外延行星在我们自己的太阳系中没有等同于我们的太阳系。一个是' 超地 ':岩石,直径1.25至两倍的地球。另一个是“迷你海王星”:大约两到四倍的星球的大小,在岩石或冰的密集核心上用厚厚的气体(大多数氢和氦气)。

天文学家发现超地和迷你Neptunes的大气相当厚实,朦胧:光不会轻易穿过它们。这可能是因为它们充满了云层(可能是由水蒸气或其他气体浓缩的液滴制成,否则可能是由于雾度:微小,灰尘状的固体颗粒,如壁龛交通烟雾。

Hörst正试图找出答案。她说,可能有这样的行星是否可能支持生活的影响。根据Hörst的说法,气氛中的阴霾颗粒可以对星光如何移动它产生巨大影响。 “这可能会影响像生命的行星表面有多少和什么样的能量,以及表面的温度是什么,”她说。

我们只有关于这些大气化学的化学的简单信息,因此Hörst为广泛的可能组成进行了模拟,包括各种可能在这些世界中发现的所有普通气体:水蒸气,一氧化碳,二氧化碳,氮,氢气,氦气和甲烷。 Hörst在约25°C和325°C之间的温度下混合了这些气体的不同比例,模仿了在超地球和迷你Neptunes上存在的条件。

SarahHörst博士和助理研究科学家潮他审查了模拟外出气氛的样本©Will Kirk / Jhu
SarahHörst博士和助理研究科学家潮他审查了模拟外出气氛的样本©Will Kirk / Jhu

这是一种宇宙烹饪:扔进成分,烘烤中等的热量,看看出来了。还有另一种关键成分,也是:通过分离分子使化学反应进行精力。在外延植物上,这可能来自星光中的高能量紫外线,或者通过宇宙射线溢出到大气的上部区域形成的带电粒子。研究人员使用紫外线灯或如荧光照明管中的电气放电模拟这些能源。

Hörst和她的团队的大多数混合物都研究过褐色,烟雾般的雾霾,类似于我们在土星的月亮泰坦所看到的。但是,雾度的量广泛变化,取决于混合物的组成。例如,具有大量水蒸气和甲烷的两个实验产生了最雾度,但第三个实验也产生了根本没有甲烷的细颗粒。

需要更多的工作来了解遥远的外产上的雾霾的检测将意味着寻找生命的可能性。 Hörst说,在某些情况下,阴霾可能会阻断有害辐射(随着臭氧层在地球上进行),但它也可能导致表面冷却和缺乏液态水。 “我们需要更多地了解地球及其气氛,能够理解地面可能发生的情况,以及哪些过程将导致雾度的形成,”她说。

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与此同时,这项研究领域的圣杯是鉴定一些分子 - 或一组分子 - 只有存在生命,即外星人生活的“生物关键”。但这可能是什么?

答案似乎没有单独氧气。 Hörst和同事们在模拟实验中看到了氧气形式,纯粹来自紫外线诱导的化学反应。他们还看到了乙醇和甲醛等有机分子,这也将这些结果规定为明确的生物炎。

Hörst说,一个可能的生物生物是臭氧和甲烷的同时存在。这是一种化学上不稳定的气体混合,并且没有可知的地质过程可以维持。 “如果没有一些来源补充它们,那么将它们在同一个氛围中努力将它们一起融合,”Hörst说。在地球上,生物圈最终是我们大气中这两种气体的来源。

一些最诱人的世界来寻找这样的生物炎,赫斯特认为,是2015年在叫做昏暗的明星的2015年被检测到的行星集 Trappist-1 ,位于水瓶座的星座上的40个灯光。世界上七个轨道这个明星含糊不清,他们中的大多数是潜在的可居所,对其表面上的液态水有正确的条件。通过看着透过他们的大气传播的灯,Hörst和同事发现他们中的一些人可能有云或雾霾,但在这个阶段很难更精确,关于哪个选项更有可能。

Hörst认为这些有趣的行星应该是NASA的早期目标 詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST),哈勃太空望远镜的计划后继人员,它将在2021年推出后仔细看看Exoplanet环境。

通过研究他们的气氛,我们可以确认围绕特拉夫斯特-1星的一些行星是否具有液态水的正确条件。
通过研究他们的气氛,我们可以确认围绕特拉夫斯特-1星的一些行星是否具有液态水的正确条件。

exo-charmate.

地球上的生活不仅依靠拥有合适的大气,而且还依靠整个气候系统:如何空气,海洋和热循环,以及云彩的形式。如果我们发现了地球上具有相同的大气组合的外表网,如果它缺乏类似的气候系统,它仍然可能荒谬。一个名为“Exoclimatology”的新研究区旨在了解Exoplanet气候 - 以及他们对生命的影响 - 通过应用用于模拟地球天气和气候的计算机模型来实现其他世界。

到目前为止,大部分作品都集中在另一个常见的外产类型:'热门师' - 天然气巨头,如我们自己的木星,但这轨道更接近他们的父母明星。它们倾向于非常慢慢地旋转或“整个锁定”,所以 - 与月亮绕到地球 - 同一侧总是面对明星。这使得行星在“日”侧面和“夜间”侧面之间的温差,这使得大气循环的侧面,就像地球赤道之间的温差一样,这是我们自己的气候。

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该循环的计算机模型表明,热心博士在埃克塞特大学领导exoclimatology群体说,炎热的木匠有一种大气喷射溪流。这可以混合大气的热和凉爽侧面的化学,在某些地方改变气体的混合物,从而改变气体的混合物,从而改变到表面的星光量。虽然热门队员不太可能留下生命,但这就会显示气氛的流通如何在行星上的表面状况中发挥至关重要的作用 - 以其适当的含义。

将水加入方程,事情变得更加有趣。一些潜在的可居住行星,如Trappist-1组也可能被整理地锁在他们的明星上。如果这些外产上的表面有液态水,那么热日侧的水将蒸发,最终在凉爽的夜间凝视着雨或雪。

“覆盖日子的土地会迅速干涸,水分将被运送到夜间,”梅恩说。 “但如果有海洋,水可以循环回来” - 在行星两侧之间创造一个巨大的输送带水。这可能会使贫瘠行星分成一半的差异 - 每个太极端的生命都存在 - 以及水循环产生更滋润和跛行环境的地球。

随着最新一代的空间望远镜,在我们能够研究更加异落的外产的大气中,它不会很久。 “苔丝和7月的结合应该为我们提供很多引人注目的世界来学习,”赫斯特说。她和梅恩的喜欢的工作是对想要知道的天文学家来说至关重要,他们想要知道他们检测到的是他们检测到的是无菌星球的症状,还是可能 - 只许是生命的暗示......


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