有氧氣就會有生命？這可能是開了個宇宙玩笑_風聞

一項最新研究顯示，在某些情況下，即便行星上不存在生命，其大氣也可能含氧。

在某些情況下，環繞類太陽恆星運行的死寂巖質行星大氣中也有可能演化出氧氣。

在開展外星生命搜索任務時，大氣中含氧一直被認為是一種潛在的生物活動跡象。《美國地球物理學會：進展》雜誌當地時間4月13日刊文稱，一項最新研究表明，在某些情況下，環繞類太陽恆星運行的荒涼巖質行星大氣中也有可能演化出氧氣。

論文作者、美國加州大學克魯茲分校（UCSC）天文學與天體物理學教授Jonathan Fortney説：“關於探測到氧氣是否‘足夠’代表生命跡象，學界已經多有討論。這項研究強調了檢測背景的重要性。除了氧氣，還發現了哪些分子？這對我們瞭解這顆星球的進化史有何啓示？”

因此，天文學家需要一台具有寬波長範圍的望遠鏡，以便探測行星大氣中不同類型的分子。

藉助一個詳細的端-端計算模型，研究人員描述了巖質行星漫長的演化過程。

通過改變模型行星中揮發性元素的初始值，研究人員獲得了令人驚訝的結果。當高能紫外線將高層大氣中的水分子分解成氫和氧時，氧氣就已經開始在行星的大氣層中積累了。輕質的氫會優先“逃逸”到太空中，留下氧氣。此外，很多過程能夠消耗大氣氧氣。例如，熔融岩石釋放出的一氧化碳和氫氣會與氧氣反應；岩石風化也會吸收氧氣。研究人員在模型中，納入了這些耗氧過程。

論文第一作者Joshua Krissansen-Totton説：“如果用最初設置的揮發物含量來運行模型，你會得到相同結果——沒有生命，大氣中不會出現氧氣。然而，我們也發現了多種沒有生命也有氧氣存在的情況。”

舉例來説，一顆類地球行星在誕生之初富含水分，並最終形成了很深的海洋。這對地殼形成了巨大壓力，有效抑制了岩石融化/風化等耗氧過程。相反，當原始行星只含少量水時，最初融化的岩漿表面會迅速凍結，而水仍然留在大氣中。這種“蒸汽大氣”在上層大氣中注入了足夠的水，當水分解、氫逸出時，就能夠積累氧氣。

Krissansen-Totton接着説：“典型順序是，在岩漿表面凝固的同時，水在表面凝匯成了海洋。對地球而言，一旦水發生表面凝結，逸出率是很低的。但如果在熔融表面凝固後蒸汽大氣得以保留，那麼將有100萬年左右的窗口期能夠積累氧氣。這是因為上層大氣中含有大量水分，並且沒有熔融表面可以消耗氧氣。”

第三種可能導致大氣中出現氧氣的情況是，某顆行星與地球高度相似，但其初期的二氧化碳/水比例更高。這引發了失控的温室效應，導致水在高温下無法從大氣中凝結到行星表面。Krissansen-Totton説：“這種情況與金星的場景非常相似，所有的揮發物都始於大氣，只有很少的揮發物能夠留在地幔中。

此前的研究主要關注了大氣過程，而我們使用的模型則綜合考量了地幔和地殼的行星化學與熱演化，以及地殼和大氣之間的相互作用。”

編譯：雷鑫宇

審稿：西莫

責編：陳之涵

期刊來源：《美國地球物理學會：進展》 

期刊編號：2576-604X

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https://phys.org/news/2021-04-oxygen-false-positives-life-planets.html

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