超強大的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡即將推出。一旦部署它並在地球太陽拉格朗日點2（Earth-Sun Lagrange Point 2）上就位，它將開始工作。它的工作之一是檢查系外行星的大氣並尋找生物特徵。應該很簡單，對吧？只需掃描大氣層，直到找到氧氣，然後合上膝上型電腦，然後去酒吧狂熱，五彩紙屑（特殊活動中撒的紙屑）和諾貝爾獎將會等著您。

當然，《今日宇宙》的讀者知道它比這更復雜。

實際上，氧的存在不一定是可靠的。甲烷可以發出更強的訊號來指示生命的存在。

尋找生命跡象時，在行星大氣中尋找氧氣似乎是顯而易見的事情，但事實並非如此。它的存在與否不是一個可靠的指標。地球的歷史清楚地表明瞭這一點。

現代地球的大氣層中含有大約21%的氧氣，我們知道大部分來自地球海洋中的生物。但有一個問題：一旦古代地球上的藍藻開始產生氧氣作為光合作用的副產品，它仍然需要很長的時間，大氣才變得含氧，大概需要十億年。

如果我們檢查了系外行星，發現沒有氧氣，然後繼續探索其他行星，卻沒有意識到在向行星充氧的階段該行星也可能存在有生命，該怎麼辦？如果我們還早十億年，而生命還沒有充實系外行星的大氣，該怎麼辦？岩石行星上有許多氧氣池，除非這些氧氣池變得飽和，否則不會在大氣中發現生物產生的氧氣。

這就是地球上發生的事情，這就是我們期望在其他岩石世界上發生的事情。在地球上，地質活動將岩漿從地幔攪動到地殼上。例如，許多地幔物質，如鐵與大氣中的氧氣結合，將氧從大氣中抽出來，從而降低了大氣中氧的含量。

這是行星科學家專注於其他事物（例如甲烷（CH4））的原因之一。在一篇新論文中，研究人員研究了甲烷發出生物活性訊號的潛力。他們說，行星大氣中的大量甲烷不太可能來自火山，並且很可能具有生物學起源。

該論文的標題是“地球上火山噴發的大量甲烷是不可能的，並加強了甲烷作為生物特徵的理由”。 主要作者是華盛頓大學地球與空間科學系的尼古拉斯·沃根（Nicholas Wogan），以及華盛頓大學虛擬行星實驗室的作者。該論文發表在《行星科學雜誌》上。

在遙遠的系外行星大氣層中檢測潛在的生物特徵（如甲烷）非常棘手。 但是，一旦檢測到類似甲烷的氣體，就需要更努力的工作。它的存在必須在行星本身的背景下進行研究。

圖注：如圖所示，其主鏡已完全部署，NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是NASA迄今為止建造的最大，技術最複雜的太空科學望遠鏡。

生物特徵研究人員並沒有閒著等待詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發射。他們在用望遠鏡檢測生物特徵方面投入了大量精力。 科學家們提出，甲烷和二氧化碳含量不平衡的行星大氣可能是很強的生物特徵。作者在論文中指出：“……很少有研究探索非生物甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）以及相關聯線索的可能性。” 在這種情況下，非生物手段是火山。

這主要是因為氫喜歡停留在岩漿中。水（H2O）在岩漿中高度可溶，限制了脫氣的H量，因此限制了行星大氣中甲烷（CH4）的含量。另一個原因是甲烷（CH4）本身需要低溫岩漿才能除氣，而地球上的大部分岩漿是較高溫度。

作者發現，在那些火山噴發會產生大量甲烷的極不可能的情況下，它們也會產生二氧化碳。與現代地球相比，古代古生地球在火山活動方面要活躍得多。在古細菌時代，地球的熱流是目前的三倍。根據這項研究，它產生的岩漿可能是現代地球的25倍，甲烷含量也高得多。但是產生所有甲烷的相同活動也會產生更多的二氧化碳。作者指出，這是一個可檢測的假陽性。但是，如果檢測到大量甲烷而沒有伴隨的CO2含量，那麼這是一個更可靠的生物特徵。

作者說，至少在任何類地球的行星上，如果不呼叫生物資源就很難解釋甲烷和二氧化碳的探測。他們還得出結論，在大氣中檢測到的少量或可忽略不計的一氧化碳會增強甲烷+二氧化碳的生物特徵，因為“……生命容易消耗大氣中的一氧化碳，同時減少火山氣體可能導致一氧化碳在行星的大氣中積聚。”

研究人員在總結性警告中指出，這項工作全部基於我們對太陽系中地球和其他行星的瞭解。目前尚不清楚該知識可以擴充套件到數千個不同系外行星的程度。

他們寫道：“這些結論應謹慎對待，因為它們是基於對地球和太陽系中正在發生的過程的理解，而這些過程可能是對可能情況的非常稀疏的取樣。”