如果宇宙中存在大量生命，那么大气中的甲烷可能是天文学家可探测到的地外生命的第一个迹象。尽管非生物过程也可以产生甲烷，但加州大学圣克鲁兹分校的科学家们证明了生物活动可以成为岩质行星大气中甲烷的来源，这一点很有说服力。
    这尤其值得注意——因为甲烷是少数几个潜在的生命迹象或“生物特征”之一，并可以通过JWST（詹姆斯·韦布空间望远镜）轻易探测到。相比之下，氧气虽然经常被认为是最好的生物特征之一，但它可能很难被JWST探测到。
    尽管之前已经有一些关于甲烷生物特征的研究，但是对于甲烷作为一种良好的生物特征所需要的行星条件，还没有一个专业且最新的评估标准。这项研究正是要提供一个解释观测结果的框架：如果看到一颗含甲烷的岩质行星，甲烷还需要哪些观测结果才能成为一个有说服力的生物特征？

下图总结了地球上已知的甲烷非生物来源，包括火山喷发的气体、在中洋脊、热液喷口和俯冲带等环境中的反应，以及小行星和彗星的撞击。
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    这项研究已发表在Proceedings of the National Academy of Sciences上，它研究了甲烷的各种非生物来源，并评估了它们维持富含甲烷的大气的潜力。这些非生物来源包括火山、在中洋脊、热液喷口和构造俯冲带等环境中的反应，以及彗星或小行星撞击。
    将甲烷作为生物特征的原因在于它在大气中的不稳定性。由于光化学反应会破坏大气中的甲烷，因此必须不断补充甲烷以保持其的较高含量。因此，如果在一颗岩质行星上检测到大量的甲烷，通常表明存在一种重要的来源——生物活动在地球上产生了大量的甲烷，而且可能在早期地球上也是如此。非生物来源不可能在产生那么多的甲烷的同时而不显露出可观测线索。例如，火山喷发会增加大气中的甲烷和一氧化碳，而生物活动往往很容易消耗一氧化碳。研究人员发现，非生物过程不容易产生既富含甲烷、二氧化碳又几乎没有一氧化碳的宜居行星大气。
    当然，单靠一个分子并不能获取全部答案——还必须考虑到行星所在的整个环境。甲烷只是拼图的一部分，要确定一颗行星上是否有生命，还需要考虑到它的化学性质，它如何与其恒星相互作用，以及在地质时间尺度上可能会影响行星大气的许多过程。

来源 / https://phys.org/news/2022-03-methane-indication-life-earth.html 中国国家天文