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生命一连必须靠氧气?100% 纯氢气环境也能够

原标题:生命一连必须靠氧气?100% 纯氢气环境也能够

吾们正在全力转折人们对宜居星球的看法。

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吾们正在全力转折人们对宜居星球的看法。

麻省理工学院系生手星天文学家 Sara Seager 如是说道。

水和氧气,是生命生存的条件,也是不息以来天文学家判定系生手星是否存在生命的按照之一。但近日,来自麻省理工学院地球大气与走星系、物理系、航空航天系、化学系的一组钻研人员却发现,一些微生物能在 100% 纯氢气的环境中生存繁衍!

当地时间 2020 年 5 月 4 日, 该团队题为 Laboratory studies on the viability of life in H2-dominated exoplanet atmospheres(在以氢气为主的系生手星大气中生命生存能力的实验室钻研)的论文在线发外于《自然·天文学》(Nature Astronomy)杂志。

走星的大气层或以氢气为主

历史上,天文学家倾向于置信太阳系外存在其它走星,直到 1990 年代,人类终于首次确认了系生手星的存在。

【NASA 斯皮策太空看远镜首次直接不悦目测到系生手星】

此后,天文学家对系生手星的钻研重心之一便是探究系生手星之中是否存在生命。

为探究系生手星上是否有生命存在,分析其大气的成分至关主要。

雷锋网晓畅到,岩质系生手星由富含铁的原首物质(如球粒陨石)和水冰堆积而成。那么,该团队认为,在走星形成的过程中,水、铁发生逆答产生氢气,将其开释到大气层中,也不是不能够。

在化学课上,吾们都曾学过,氢气是世界上已知的密度最幼的气体——在 1 标准大气压和 0℃ 的条件下,氢气的密度为 0.089g/L,其密度只有空气的 1/14。也正是由于密度,地球早期大气层中的氢气含量很少,比 90 亿年前少了 1000 倍。现在地球上产生的氢气主要是被微生物消耗、在大气中被氧化或是消逝在太空中。

所以,理论上以氢气为主或由 100% 氢气构成的走星大气层最众可比地球的大气层厚 14 倍,如许天文学家探测、不悦目察首来也将相等容易。

那么,倘若有朝一日真的探测到了如许的系生手星,吾们能发现生命吗?

抱着这个题目,团队挑出了一个大胆的推想:以氢气主导的环境中能够存在生命。

微生物能在纯氢气中生存繁衍

有了倘若,实验便最先了。

该团队设计了一个编制,该编制由具有 30ml 培养基(用于大肠杆菌和酵母细胞培养滋长培养基的标准培养基)和顶部空间为 126ml 的幼硼硅酸盐瓶构成。

钻研团队把大肠杆菌和酵母放在瓶子里,瓶子里别离装有纯氢气、纯氦气,以及 20% 二氧化碳和 80% 氮气的同化物(100% H2、100% He、20% CO2 80% N2),进走厌氧实验(另外还有一个瓶子行为对照,装了空气)。

钻研团队将瓶子置于 28 °C 的培养箱波动器中,行使精准的氧气传感器进走不息测量,保证气体浓度安详、培养物保持缺氧状态。

同时,经历稀奇的照相机不息监测,迅速评估细胞培养物的浊度;周期性地对培养物取样,评估培养物的滋长情况。这边主要包括两个指标——大肠杆菌的光密度(OD,图片中心optical density)和酵母的血细胞计数。

上图是大肠杆菌的光密度,外明高浓度的纯氢气和其他气体不损坏大肠杆菌的存活和细胞破碎。其中暗色、蓝色、红色、绿色弯线别离代外空气、纯氦气、纯氢气、20% 二氧化碳和 80% 氮气的同化物。

上图是酵母的血细胞计数,同样外明高浓度的纯氢气和其他气体不损坏酵母的存活和细胞破碎。暗色、蓝色、红色、绿色弯线别离代外空气、纯氦气、纯氢气、20% 二氧化碳和 80% 氮气的同化物。

不寝陋出,上述微生物在空气中生存、繁衍的态势最佳,但同时,它们也能在 100% 氢气的环境下生存、滋生。

此外,该团队还按照已有的数据,在论文中展现了大肠杆菌产生的气体的光谱特征,上图便是吸光度与波长的有关。

其中,钻研人员照样无法确定光谱特征图中的甲烷 CH4 和磷化氢 PH3 是由大肠杆菌产生的,另外许众光谱特征也难以区分。

实际上,这一光谱也有偏主要意义——在富含氢气的系生手星大气层中,上述许众气体能够行为可探测的生物标记,比如二甲基硫醚 C2H6S(图中的 DMS),这在某栽水平上也能增补天文学家在系生手星识别到生命迹象的机会。

对此,NASA 太空生物学家 Giada Arney 外示:

大肠杆菌是如此浅易的一栽生物,但却会产生令人难以置信的气体。晓畅生命能够产生哪些气体,是确定系生手星上能够的生物标记的第一步。

大肠杆菌是如此浅易的一栽生物,但却会产生令人难以置信的气体。晓畅生命能够产生哪些气体,是确定系生手星上能够的生物标记的第一步。

可见,这项钻研对于追求系生手星上的生命而言,具有稀奇的意义。不过华盛顿大学天体生物学家 John Baross 也认为:

仅仅追求富含氢的大气层是不足的。生命要想生存,还必要其他一些物质,就像实验中瓶子里的培养基,比如能与岩石外观交换化学物质的液态水。

仅仅追求富含氢的大气层是不足的。生命要想生存,还必要其他一些物质,就像实验中瓶子里的培养基,比如能与岩石外观交换化学物质的液态水。

将富含氢气的走星添入到对地外生命的追求区间之中,无疑是在另辟蹊径。能够,跳脱固有思想,吾们能更快地表明,在浩渺宇宙中,地球不是一颗孤独星球。

引用来源:

雷锋网雷锋网

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