最新研究表明,氢气也可以维持生命的生存

2020-08-05 13:21:59 天文在线

科学家发现,生命可以在以氢为主的大气中生存。这一发现对寻找生命有一定的意义,但其实它在科学家的意料之中。

在自然天文学研究中,大肠杆菌代表着简单的生命形式

2007年,一句话改变了萨拉·西格尔的职业生涯——在美国的太空探索中,没有什么比遇到外星生命而不知更悲惨的了。

从那以后,西格尔(毕业于麻省理工学院)就一直在为解决这个问题而努力——在未来的某一天,可能在观察到生命的同时,却因为它不像地球上的生命而无法识别它。她说:“我认为解决这个问题很重要。”

因此,她开始证明生命可以在与我们的大气完全不同的环境中存活,即使是那些100%由氢组成的环境。她在《自然天文学》上发表的最新研究表明,微生物可以在高度易燃的气体中生长。尽管这一发现对许多微生物学家来说不足为奇,但它确实对在宇宙中寻找生命有一定的启示。

培养

在大多数情况下,天文学家只能研究像木星和海王星那样大的行星的大气层。这些巨大行星膨胀的大气层比岩石行星稀薄的大气层更容易被探测到。虽然新技术和工具使天文学家能够探测越来越小的世界,但这句话仍然适用:星体越大越好。

出于这个原因,天文学家将首先探测到岩石世界周围以氢为主的大气层,然后才能探测到内地大气层。因此,西格尔和她的同事转向实验室,看看微生物是否能在这样的环境中生长。

研究小组分别将代表简单和复杂生命形式的大肠杆菌和酵母放入富含营养的溶液中,然后用氢气冲洗。然后,在接下来的几天里,每隔一个小时左右,他们就会计算实验台上的微生物数量,看看这些微生物的数量是否在增加。西格说,如果它们能够从培养皿中吸收正确的东西,它们就会成倍增长。

实验结束时,研究小组发现这两种微生物在氢环境下都能正常繁殖,尽管速度比在空气中要慢一些。

但是,没有参与这项研究的微生物学家肯尼斯 尼尔森(南加州大学)认为这并不奇怪。当你把大肠杆菌和酵母放在葡萄糖肉汤中,它们会发酵,这意味着它们会把糖转化为酒精、气体或酸,而不呼吸。因此,它们几乎可以在没有大气的环境中生长。

尼尔森表示,这对微生物生理学家来说很正常。他认为这恰恰说明了跨学科工作会遇到的问题。

身为天文学家而非微生物学家的西格尔承认,她认同他的观点。但是,相反,她认为这篇论文的一个目标是展示科学之间交流的必要性,即使这意味着向更广泛的天文团体展示简单的、已经得到证实的微生物研究。

她说,如果我们想在其他地方找到生命,这种交流是至关重要的,因为它需要来自所有人都能理解的多种科学的信息。我们的结果对天文学家来说是陌生的,因此它的创新只会在天文背景下显示出来。

这是一种酵母的扫描电子显微镜图像,在自然天文学研究中代表了复杂的生命

搜寻氢气

有了这些实验,就没有必要把重点放在寻找与地球特别相似的大气层上。相反,在寻找生命的过程中,西格尔认为可以寻找那些充满氢气的行星。

但是没有参与这项研究的天体生物学家德克·舒尔茨-马库奇(柏林技术大学),对这种方法表示担忧。

他表示,首先,由于氢元素很容易逃逸到太空中,所以有氢大气层的岩石行星可能并不多。但如果有,那的确会丰富生命存在的可能性。

此外,微生物发现氢是如此美味以至于舒尔茨-马库奇担心任何生命都会耗尽大气中的氢。

这发生在早期的地球上。他说:“所以如果我看到一颗含有大量氢的类地行星,那就不是真正的生物特征,而是反生物特征。”

尽管科学家们还不能就富氢世界的意义达成一致,但这样的对话将为未来探测地外生命奠定基础。特别是如果这些对话包括更多的微生物学家,正如尼尔森所述,因为已经有大量的研究表明,生命可以利用氢作为能量来源,不仅保证了生长,而且是茁壮成长。

作者: SHANNON HALL

FY: Pluto Jupiter

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