ก๊าซมีเทนอาจเป็นสิ่งบ่งชี้แรกที่ตรวจพบได้ของสิ่งมีชีวิตนอกโลก

สิ่งนี้น่าสังเกตเป็นพิเศษเพราะมีเธนเป็นหนึ่งในสัญญาณบ่งชี้ของสิ่งมีชีวิตหรือ "ชีวประวัติ" ที่สามารถตรวจจับได้ง่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ ซึ่งจะเริ่มสังเกตการณ์ในปลายปีนี้ Maggie Thompson นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ UC Santa Cruz และผู้เขียนนำงานวิจัยชิ้นใหม่กล่าวว่า "ออกซิเจนมักถูกพูดถึงว่าเป็นหนึ่งในชีวประวัติที่ดีที่สุด แต่อาจเป็นเรื่องยากที่จะตรวจจับด้วย JWST" แม้จะมีการศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับลักษณะทางชีวภาพของมีเทน แต่ก็ยังไม่มีการประเมินสภาวะของดาวเคราะห์ที่จำเป็นเพื่อให้มีเทนเป็นลักษณะทางชีวภาพที่ดี "เราต้องการให้กรอบสำหรับตีความการสังเกต ดังนั้นหากเรามองเห็นดาวเคราะห์หินที่มีเธน เราก็รู้ว่าจำเป็นต้องมีการสังเกตอะไรอีกบ้างเพื่อให้เป็นชีวประวัติที่โน้มน้าวใจได้" ธอมป์สันกล่าว เผยแพร่ในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciencesเมื่อวันที่ 28 มีนาคม การศึกษานี้ตรวจสอบแหล่งที่มาของก๊าซมีเทนที่ไม่ใช่ชีวภาพหลายชนิด และประเมินศักยภาพของแหล่งเหล่านี้ในการรักษาบรรยากาศที่อุดมด้วยก๊าซมีเทน ซึ่งรวมถึงภูเขาไฟ ปฏิกิริยาในพื้นที่เช่นสันเขากลางมหาสมุทร ช่องระบายความร้อนใต้ทะเล และเขตมุดตัวของเปลือกโลก และผลกระทบของดาวหางหรือดาวเคราะห์น้อย กรณีของ ก๊าซมีเทน ในฐานะสัญลักษณ์ทางชีวภาพเกิดจากความไม่เสถียรในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากปฏิกิริยาโฟโตเคมีทำลายมีเทนในชั้นบรรยากาศ จึงต้องมีการเติมอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาระดับให้อยู่ในระดับสูง Joshua Krissansen-Totton ผู้ร่วมเขียนบทความจาก Sagan Fellow จาก UCSC กล่าวว่า "หากคุณตรวจพบมีเธนจำนวนมากบนดาวเคราะห์หิน คุณจำเป็นต้องมีแหล่งข้อมูลขนาดใหญ่เพื่ออธิบายเรื่องนั้น" "เรารู้ว่ากิจกรรมทางชีวภาพสร้างมีเธนจำนวนมากบนโลก และอาจเกิดขึ้นบนโลกในยุคแรกเริ่มด้วย เพราะการสร้างมีเธนนั้นค่อนข้างง่ายในการเผาผลาญ" อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาที่ไม่ใช่ชีวภาพจะไม่สามารถผลิตมีเธนจำนวนมากขนาดนั้นได้หากไม่สร้างเบาะแสที่สังเกตได้เพื่อกำเนิดของมัน ตัวอย่างเช่น ก๊าซที่ปล่อยออกมาจากภูเขาไฟจะเพิ่มทั้งก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ ในขณะที่กิจกรรมทางชีววิทยามีแนวโน้มที่จะใช้ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์อย่างรวดเร็ว นักวิจัยพบว่ากระบวนการที่ไม่ใช่ชีวภาพไม่สามารถสร้างชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้ง่ายซึ่งอุดมไปด้วยมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ และมีคาร์บอนมอนอกไซด์เพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย การศึกษาเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการพิจารณาบริบทของดาวเคราะห์ทั้งหมดเพื่อประเมินศักยภาพของชีวประวัติ นักวิจัยสรุปได้ว่า สำหรับดาวเคราะห์หินที่โคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ มีเธนในชั้นบรรยากาศมีแนวโน้มที่จะถูกพิจารณาว่าเป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนถึงชีวิต หากในชั้นบรรยากาศมีคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย มีเทนมีมากกว่าคาร์บอนมอนอกไซด์ และอุดมด้วยน้ำมาก สามารถตัดองค์ประกอบของดาวเคราะห์ออกได้ "โมเลกุลเดียวไม่สามารถให้คำตอบได้ คุณต้องคำนึงถึงบริบททั้งหมดของโลกด้วย" ทอมป์สันกล่าว "มีเธนเป็นปริศนาชิ้นเดียว แต่การจะตัดสินว่ามีสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงนี้หรือไม่ คุณต้องพิจารณาธรณีเคมีของมัน ปฏิสัมพันธ์กับดาวฤกษ์ของมันอย่างไร และกระบวนการต่างๆ มากมายที่อาจส่งผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา" การศึกษาพิจารณาความเป็นไปได้ที่หลากหลายสำหรับ "ผลบวกปลอม" และให้แนวทางสำหรับการประเมินลายเซ็นทางชีวภาพของมีเทน Krissansen-Totton กล่าว "ด้วยบทความนี้ เราต้องการพัฒนากรอบการทำงานเพื่อช่วยหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดทั้งสองที่อาจเกิดขึ้นกับก๊าซมีเทน" เขาเสริมว่ายังมีงานอีกมากที่ต้องทำเพื่อทำความเข้าใจการตรวจจับก๊าซมีเทนในอนาคตอย่างถ่องแท้ "การศึกษานี้มุ่งเน้นไปที่ผลบวกลวงที่ชัดเจนที่สุดสำหรับมีเธนในฐานะชีวประวัติ" เขากล่าว "ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบหินน่าจะทำให้เราประหลาดใจ และเราจะต้องระมัดระวังในการตีความของเรา งานในอนาคตควรพยายามคาดการณ์และหาปริมาณกลไกที่ผิดปกติมากขึ้นสำหรับการผลิตก๊าซมีเทนที่ไม่ใช่ทางชีวภาพ"