过去十年中，系外行星的发现呈爆炸式增长，这让我们越来越有希望很快就能在另一个世界发现生命。虽然水仍然是外星生命可能存在的最重要迹象，但科学家们也在寻找许多其他化学元素和化合物，这些元素和化合物可以增强地外生命在外星球进化的能力并维持自身。氧气显然是其中一种“生物标记”，因为它对我们这个星球上的复杂生命至关重要。
但也许我们对呼吸的空气寄予了过高的期望。发表在《ACS Earth and Space Chemistry》上的一项新研究表明，另一颗行星上的大气氧气并非确凿的生命迹象。
康奈尔大学的系外行星科学家、这项新研究的合著者 Nikole Lewis 表示：“地球大气中大量的氧气是因为生命的存在。”虽然生命确实可以不存在大量氧气而存在，但她补充说：“目前关于如何在其他行星上探测生命的许多想法都集中在寻找大气与地球非常相似的行星上。”
然而，约翰霍普金斯大学的研究员、这项新研究的主要作者 Chao He 表示，在知道某种气体或气体的组合是否表明生命之前，“我们必须充分了解行星上的化学反应。”“我们的研究提供了一些关于大气化学的见解”，并表明某些过程可以很容易地在没有生物的情况下产生氧气。科学家们可能需要考虑到，氧气可能是外星生命的虚假信号。
当然，这是一个不容易调查的问题。He 和他的同事们利用约翰霍普金斯大学的特殊行星霾研究（PHAZER）装置：这是一个实验舱，可以模拟从冥王星寒冷的表面到金星极其炎热的高处等各种不同的行星大气化学条件。其目的是让精确混合的气体暴露在能量源（等离子体或紫外线，两者都可能由恒星发射）下，以观察是否会形成霾（光化学反应产生的小颗粒），以及这是否会改变大气自身的化学成分。
约翰霍普金斯大学行星科学教授、这项新研究的合著者 Sarah Hörst 表示：“我们的想法是，不仅能够模拟这些大气中发生的化学过程，还能以系统的方式改变它们，以试图了解哪些过程实际上主导了我们通过航天器和望远镜实际能够观测到的事物。”
He 和他的团队最终测试了九种不同的气体混合物，这些混合物模拟了超地球和迷你海王星系外行星（银河系中最常见的系外行星类型）的预测大气化学成分。这些大气层含有不同量的二氧化碳、氢气和水，温度范围在 80 到 700 华氏度之间。
最终，该团队发现紫外线和等离子体暴露以这样的方式改变了所选的气体混合物，以至于它们能够明确地、非生物地产生几种不同类型的生物标记，包括氧气和其他有机化合物。换句话说，它们表明不需要有生命的生物体来产生游离氧——这可能是光化学的结果，这表明氧气本身可能不是生命的可靠迹象。
Lewis 表示：“对于未来声称探测到生命的观测来说，能够排除这些生物标记物不是通过非生物来源产生的，这一点很重要。”“我们应该继续研究如何可能在系外行星的大气中产生生物学的假阳性，但也应该确定哪些组合的观测跨越哪些波长可以让我们排除这样的假阳性。”
这项研究受到一个事实的阻碍，即化学模拟只运行了几天，而且气体混合物是基于对系外行星可能拥有什么的预测，而不是直接观测（我们目前没有技术进行直接观测）。未来十年，当詹姆斯·韦伯太空望远镜等仪器能够测量一些遥远世界的化学成分时，其中一些限制将得到解决，但这些发现是一个很好的提醒，我们不应该仅仅局限于与地球类行星相似的系外行星。
这项研究最大的启示可能在于证明了仅凭简单测量找到地外生命是多么不可能。“实验本身并不是最终答案，”Hörst 警告说，“但它们是拼图的重要组成部分，包括观测、计算机模型和实验室实验。我们不是第一个或唯一说这话的人，但仅通过测量大气成分来寻找生命将是极其、极其、极其困难的。”她强调需要深入了解其他因素——如火山活动、彗星撞击和我们尚未考虑到的新化学反应——即使在没有生物的情况下，也能促进生物标记的产生。
如果真相存在，它将比我们曾经预测的要复杂得多。
