當NASA的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡於去年發射升空時感覺人類對宇宙的探索又多了一些希望。這不僅僅是一台望遠鏡，它是專門為揭開宇宙中最偉大、最令人費解的秘密而建造的。
據了解，韋伯望遠鏡的作用是闡明黑洞、確認我們對宇宙大爆炸的認識是正確的以及如果它們真的存在甚至可以找到外星生命的最初跡象。或許最大的謎團是，在宇宙中是否有人或有東西活着……或我們是否完全是孤獨的。
為了解決這個問題，科學家們周一在《Proceeding of the National Academy of Science》上發表了一篇論文。這篇文章解釋了韋伯在追尋外星生命時應該尋找的東西。針對這個問題，簡短的答案是甲烷–一種擁有四個氫和一個碳的分子。但如果我們真的想完善我們的外星獵手手冊，那麼故事還有很多內容。
來自加州大學聖克魯茲分校的天體物理學家、該研究的論文共同作者Joshua Krissansen-Totton在一份聲明中說道：“有兩件事可能會出錯–你可能誤解某些東西為生物特徵，結果得到一個假陽性，或你可能忽略某些真正的生物特徵。我們想開發一個框架以幫助避免跟甲烷有關的這兩個潛在錯誤。”
退一步講，為什麼我們人類希望韋伯在系外行星上搜索甲烷，而不是，比如說氧氣？要回答這個問題並不容易。韋伯發現生物特徵也就是生命跡象的方式是通過捕捉光的吸收波長展開的。基本上，不同的分子或元素會吸收不同的波長–而大氣中氧氣的吸收特性是相當難以捕捉的。
加州大學聖克魯斯分校的天體物理學家、這項新研究的論文第一作者Maggie Thompson在一份聲明中說道：“氧氣經常被談論為最好的生物特徵之一，但它可能很難被JWST探測到。”
從本質上講，氧氣可能潛伏在一顆系外行星上，但很容易被錯過。但另一方面，甲烷並不難通過吸收機制被發現。另外，甲烷對我們星球上的生命相當重要，所以它也可能是一個很好的生命指標。
“如果你在一個岩石行星上探測到大量的甲烷，你通常需要一個巨大的來源來解釋，”Krissansen-Totton說道，“我們知道生物活動在地球上創造了大量的甲烷，可能在早期地球上也是如此，因為製造甲烷是一件相當容易的新陳代謝的事情。換言之，地球上的生物過程–包括人體的生物過程–經常和容易釋放甲烷。”
對這一點進行逆向工程並在宇宙中的某顆岩石行星上發現甲烷意味着一種生命體，甚至可能像我們一樣，可能已經製造了甲烷。但要記住的是，該團隊的目標是在韋伯掃描此類生命體時消除任何疑慮或假陽性。
Thompson表示：“一個分子並不能給你答案–你必須考慮到這個星球的全部情況。甲烷是拼圖中的一塊，但要確定一個星球上是否有生命你必須考慮它的地球化學、它如何與它的恆星相互作用以及在地質時間尺度上能夠影響一個星球的大氣的許多過程。”
雖然我們知道基於地球的生命肯定會產生甲烷，但一些非生命的東西也會產生這種分子。研究人員指出，火山、洋脊、熱液噴口、甚至小行星撞擊都可能產生大量的甲烷並將其推向大氣層。
所以科學家必須要確保，如果韋伯在宜居帶的岩石行星上發現甲烷，也就是每個恆星系統中最有可能承載生命的區域，它不僅僅是發現非生物甲烷。
因此，在分析了什麼可能將非生物甲烷跟生物甲烷區分開來之後，研究人員想出了一個可靠的經驗法則，即當韋伯最終在一顆岩石行星上探測到這種分子，那麼意味着該行星圍繞着一顆類似太陽的恆星運行並位於宜居區。
研究人員指出，如果該行星的大氣層除了甲烷之外還有大量的二氧化碳、甲烷比一氧化碳多得多且該行星似乎沒有極其豐富的水成分，那麼我們可能就能排除假陽性的情況了。如果不屬於以上任何一種情況，那麼它可能來自非生物來源，如地面上的某種火山。
然而在未來，如果我們要實現尋找我們星球以外的生命這一看似不可能的壯舉，Krissanen-Totten認為必須用這種思路進行更多的研究。“這項研究的重點是甲烷作為生物特徵的最明顯的假陽性。岩質系外行星的大氣層可能會讓我們感到驚訝，我們將需要謹慎地進行解釋。”