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氧氣+有機物→生命存在?

我們該如何判定一個行星具有生命存在呢?

  先從地球的角度出發,看看一個有生命存在的星球,能夠量測到什麼東西。首先,就是和我們每天吸入的氧氣O2了,氧氣佔了空氣中約20 %,讓動植物吸入氧氣,經過呼吸作用,製造出提供身體繼續運作的能量ATP,同時排放出二氧化碳CO2。

  另一方面,生物的身體及運作,都和有機物有密切的關係,而講述生命起源的學說,也提出了「最初的分子應是有機物組成」的理論。因此,大部分研究人員都認為:「氧氣和有機物的存在,暗示了生命的存在。」



地球大氣組成成分 [1]



生物細胞呼吸作用反應 [2]



  科學家利用這個論點,判斷系外行星是否演化出生命。他們認為,當一顆行星同時具有氧氣和甲烷(烴類有機物),就代表了強烈的生物活性。因為氧氣與甲烷傾向結合在一起,而非各自存在於大氣中,因此氧氣和甲烷分別存在的現象,就表示了「一直有某個作用正在製造氧氣和甲烷」;而且,甲烷是生物進行生理反應的常見副產物。舉個例子來說,放屁時,屁裡面的氣體也包含甲烷,而甲烷不溶於水,所以在游泳池裡放屁的話,才會冒出氣泡。



甲烷的氧化 [3]



  當然,這個論點並不完全,還是會有一些例外,讓行星上同時存在氧氣和甲烷。以製造甲烷的過程來說,除了生物進行生理反應會產生甲烷,礦物和水的反應也可能生成甲烷。因此,在發現氧氣和有機物的存在之後,科學家仍需要考慮其他生命存在的因素。

  而例外確實存在。一位行星科學家Chao He表示,在多次實驗模擬的狀況下,氧氣和有機物還是能在非生物性的反應機制下同時出現。也就是說,即使沒有生命存在氧氣和有機物仍然可能會存在於行星中

 Chao He進行了九組實驗,每一組的原料都是和系外行星的成分一致的混合氣體,像是二氧化碳、水……等。

  用類似模擬早期地球環境的「米勒-尤里實驗」的方法,他將混合氣體放入燒瓶中,並照射紫外光給予能量,模擬生命初生的環境。三天之後,利用質譜儀分析燒瓶中的氣體,發現氧氣和有機物(甲醛、氰化氫)的存在。



米勒-尤里實驗:無機物可以在閃電(能量)作用下生成有機小分子。 [4] Chao He實驗:混合氣體在紫外光(能量)作用下,生成氧氣和有機物。



  最後,各位可以想一想,為何氧氣不一定要存在呢?

看看我們自己、或是身邊的動植物,如果沒有氧氣就會窒息而死了。

  其實,氧氣是一把雙面刃,它很活潑、很喜歡和其他原子或分子結合(氧化),所以在前寒武紀時期,藍綠藻製造出的氧氣,讓很多生物被氧化而死亡,而現在留存下來的,大都是依賴氧氣生存的生物,少部分躲過浩劫的厭氧生物則生存在氧氣含量較少之處。



原始資料:

翻譯自https://www.space.com/42792-oxygen-not-necessarily-sign-alien-life.html

參考資料:

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B1%B3%E5%8B%92-%E5%B0%A4%E9%87%8C%E5%AE%9E%E9%AA%8C



圖片:

[0] https://www.space.com/42792-oxygen-not-necessarily-sign-alien-life.html

[1] http://geography.name/wp-content/uploads/2016/08/6796.jpg

[2] https://1.bp.blogspot.com/-3oYuREEUujk/WXs7CcH5a2I/AAAAAAAAa1s/f44K4MXrHfg8M_hlkJRebkdLQHNuVS7EACLcBGAs/s1600/%25E5%259C%25963.5.%2B%25E7%2594%259F%25E7%2589%25A9%25E7%25B4%25B0%25E8%2583%259E%25E5%2591%25BC%25E5%2590%25B8%25E4%25BD%259C%25E7%2594%25A8%2528Cellular%2BRespiration%2529%25EF%25BC%258C%25E5%258F%258D%25E6%2587%2589%25E9%2581%258E%25E7%25A8%258B%25E5%258F%258A%25E5%2585%25B6%25E8%2583%25BD%25E9%2587%258F%25E7%2594%25A2%25E7%2594%259F%25E7%259A%2584%25E7%25B6%259C%25E5%2590%2588%25E7%25A4%25BA%25E6%2584%258F%25E5%259C%2596%25E3%2580%2582.png

[3] http://ib.bioninja.com.au/_Media/methane-oxidation_med.jpeg

[4] http://3.bp.blogspot.com/-tPTju2-loMI/USa5Kn5YDrI/AAAAAAAAECY/-n8Tf9h4bCs/s1600/%E5%9C%9642.+%E5%B0%A4%E8%A3%A1%EF%BC%8D%E7%B1%B3%E5%8B%92(Urey-Miller)%E7%9A%84%E5%AF%A6%E9%A9%97%E8%A3%9D%E7%BD%AE%E5%9C%96%E4%B9%8B%E4%BA%8C%E3%80%82.jpg



 



 

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