MIT：微生物可在纯氢气中繁衍，对外星生命的想法应更大胆

美国麻省理工学院（MIT）一项最新研究显示，虽然我们的地球大气中氢气含量微乎其微，但微生物可以在100%的氢气氛下生存和生长。因此，可能孕育外星生命的系外行星环境可能比之前认为的更加丰富多样。

高丰度氢一般认为对生命有益，但是关于生物在其中生存能力的研究比较匮乏。

MIT行星科学教授萨拉·西格尔（Sara Seager）及同事利用大肠杆菌和酵母分别代表原核生物和真核生物，在实验室内做了生长实验。虽然大肠杆菌生活在动物肠道等厌氧环境中，并且也在纯氮气环境下做过研究，但传统上不认为能适应纯氢气环境。

他们将培养的大肠杆菌和酵母暴露在100%的氢气氛下，发现二者可以正常繁殖，只是繁殖速度比在空气中慢。具体来说，大肠杆菌约慢2倍，酵母约慢2.5倍。作者团队认为繁殖速度偏慢的原因在于缺少氧气。

若大肠杆菌之类的微生物真的在富氢行星上存活，便会产生各种气体，有些可以作为潜在的生物记号，积累到可观的程度，便能通过大气光谱被检测到。

相关论文发表在5月4日的《自然-天文学》（Nature Astronomy）上。

富氢行星

当然，实际上的行星环境不会是100%氢

气，总会混合其他气体和化学物，研究团队只是以极端情况进行演示。那么，系外行星的大气层是否可能以氢气为主导呢？答案是肯定的。

如果在孕育行星的行星盘中，存在大量富含铁的原始材料，在行星诞生的激烈过程中与水反应，就会产生大量气体。而想在诞生后维持这样的富氢大气，则需要满足以下条件：

比地球更冷，表面重力比地球更大，或者有一套维持氢气含量的补充机制。有一类比地球略大的“超级地球”恰好符合。且如果“超级地球”的表面是甲烷冰，在高压下就会转化成乙烷、丁烷甚至碳单质，源源不断释放出氢气。

生物记号

为什么致力于寻找外新生命的西格尔会对纯氢氛感兴趣？原来，相比起二氧化碳或者氮气，以氢气为主的岩石行星大气层更容易被望远镜发现。

系外行星，也就是太阳系外行星，在1994年才被首次确认存在。目前，科学家们仅在银河系中就发现了超过4000颗（太阳）系外行星，主要的功臣是2018年年底退役的开普勒望远镜。它的接任者苔丝望远镜已于2018年4月进入太空工作。

随着首个系外行星发现者、瑞士天文物理学家米歇尔•马约尔（Michel Mayor）及其博士生迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）在去年收获诺贝尔物理学奖，该领域除了登堂入室，从冷门走向热门，研究理念也有所变革，从广撒网寻找走向个性化分析。

马约尔曾在接受澎湃新闻（www.thepaper.cn）专访时表示，如今天文学最激动人心的一个研究方向就是生物记号，即暗示行星上存在生命活动时，在大气层中留下的特征性光谱信息。

前一代望远镜收到技术限制，无法很准确地判断出系外行星的大气细节。欧洲空间局计划在2028年左右启动大气遥感红外系外行星大调查（ARIEL），分析近千颗系外行星的大气组分和演化方式。NASA下一代主力太空望远镜詹姆斯·韦伯如果发射顺利，也会为遥远星球大气光谱研究增添一枚“史诗巨制”级别的工具。