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幽默段子|生命离开氧气就不能活了吗？氢气告诉你，No~( 二 )


如何找到一颗氢气星球？
氢分子是太阳系中含量最为丰硕的物质 ， 它是气态巨行星木星、土星、天王星 ， 以及海王星的主要成分 ， 约占其总质量的86% 。 固然在地球上 ， 氢气在大气中所占的比例还不到百万分之一 ， 但实际上 ， 在地球早期的过程中 ， 大气层主要也是由氦气和氢气构成 。 有科学家根据宇宙大爆炸理论进行分析 ， 以为大爆炸发生之后所产生的所有原子中有大约92%是氢 ， 剩下的几乎是氦 。
幽默段子|生命离开氧气就不能活了吗？氢气告诉你，No~
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△图源：Veer图库
那么地球中的氢气去了哪里呢？像木星、土星这些巨行星能够通过它们的引力将宇宙中的氢和氦吸收 ， 造就了它们大气层中气体含量的情况 。 而地球的引力不够 ， 所以早期大气层中的氢和氦气体许多都游离到太空中去了 。 在9亿年前 ， 地球大气中的H2含量大约就只有0.1％了 。 今天 ， 地球上产生的这些少量氢气或被微生物消耗 ， 或在大气中氧化 ， 又或者逃逸到太空中 。
现代地球上富含氢气的环境中也有微生物（如硫还原菌和一些古细菌） 。 目前尚不清晰是否有更复杂的真核微生物栖息在如斯高浓度氢气环境中 ， 但研究职员的实验支持这样的设法 ， 即原则上可以存在 ， 由于氢气环境中可能伴随有甲烷 ， 假如存在的氢是碳的四倍 ， 甲烷将在中等温度的大气中形成 。 此外 ， 跟着氢气的增加 ， 甲烷可能会逐渐从初始的大的内部水储层中排出气体 ， 以增补大气中的挥发 。
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△图源：Veer图库
甲烷气体无毒 ， 由于甲烷不易与细胞的生化物质发生有害的化学反应 。 那么甲烷为什么重要呢？从生命发源的角度来说 ， 纯净的碳氢化合物液体可能比水更适合成为有机化学反应的载体 ， 因此从理论上来说 ， 甲烷可以维持生命体的化学反应 ， 这也是氢气环境能够有微生物诞生的原因 。
地球的大气成分测定好像比较轻易 ， 那怎么观测其他星球的大气含量 ， 或者说 ， 如何寻找一个氢气星球呢？
最主要的手段是动用强盛的千里镜 ， 观测到这些行星的光谱 ， 然后进行光谱分析 ， 每一个天体透过光谱分析 ， 都会显示独一无二的光谱身份证 。 通过光谱分析 ， 科学家可以研究行星大气里气体的吸收或者发射特征 。 假如存在二氧化碳、臭氧、甲烷、水蒸气在内的气体 ， 就会透过光谱身份证被检测出来 。
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△由詹姆斯·基勒设计 ， 约翰·布拉舍尔建造 ， 于1898年安装在利克天文台的恒星光谱仪（图源：维基百科）
对于岩石行星（以硅酸盐岩石为主要成分的行星） ， 通过观测其大气的目标包括：识别温室气体以估算外行星表面温度 ， 寻找水蒸气 ， 指示所有生命所需的地表液态水 ， 以及寻找可能归因于生命的“生物印记”气体 。
而对于各种岩质系外行星（岩质行星 （Rocky Planets）是指以硅酸盐岩石为主要成分的行星 ， 别号又叫“岩石行星） ， 观测大气的尝试会受到当前千里镜能力的限制 ， 哈勃太空千里镜WFC3是目前功能最强盛的观测仪器 ， 但它也没有找出这些行星中的大气是以H2为主的证据 ， 当然观测也并不能排除以H2为主的笼盖大气层 。
固然哈勃无法切当观测系外行星大气 ， 但也不必灰心 ， 天文学家相信 ， 可以通过NASA-欧洲航天局（James Webb）太空千里镜的透射光谱以及正在建造的超大型地面千里镜的直接成像 ， 来观察绕小红矮星飞行的行星的小型系外行星大气 。
此外 ， 含H2气体的系外行星将比含CO2和N2等平均分子质量较高气体的系外行星更轻易探测和研究 。 根据标准高度估计 ， H2大气的范围是N2为主的大气的14倍 ， 因此这些可能存在的以H2为主大气的岩石系外行星 ， 会比以N2或CO2为主的大气更轻易被观测到 ， 加上具有研究岩石行星大气层能力的下一代千里镜将在未来几年内投入使用 ， 因此找到一颗大气以氢气为主的行星也将不再难题 。


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