金星發現生命跡象?地球大氣沒有的1種物質,為何是生命的標誌?

2020-12-22 關注未來世界

#科學了不起#

國際頂級學術期刊《自然天文學》於2020年9月14日發表了一篇研究論文,題為《金星雲層中的磷化氫氣體》,重新引燃了人們對金星生命的無限遐想。

尋找地外生命是一個既神秘又經久不衰的課題,人們用最先進的科學技術,竭盡所能探索宇宙,只求為「我們孤獨嗎」這個終極問題找一個圓滿的答案。

論文中提到的磷化氫是什麼?為什麼發現它等同於發現生命活動?

地球上有這麼多生命,然而其實空氣中並沒有磷化氫。水的分子式是H2O,磷化氫的分子式是PH3,從分子式可以看出,磷化氫的化學結構像水一樣簡單。水分子中的氫是正一價,而磷化氫中的氫是負一價,所以磷化氫跟水不同,它不能穩定存在,很容易被氧氣氧化。由於地球空氣中富含氧氣,所以自然界很難見到磷化氫,即使產生了一星半點兒也會很快消失得無影無蹤。金星大氣的成分跟地球大不相同,主要含有二氧化碳、氮氣、硫酸,只含有極其微量的氧氣。磷化氫在金星的無氧大氣中可以穩定存在一段時間。

在地球的自然界中,一旦發現磷化氫,就等於找到了生命活動。磷化氫是一種有毒的、有腐敗魚類屍體氣味的氣體,它總是出現在地球上一些不太體面的地方,比如,很多動物(例如哺乳動物、鳥類和昆蟲)糞便中可以找到磷化氫,另外,有些厭氧細菌生活在海底溫泉口的無氧、含磷的環境中,它們也會產生磷化氫。

但是在金星上,磷化氫是如何產生的,存在很多可能性,並不一定意味著生命活動。《金星雲層中的磷化氫氣體》這篇論文中就闡述了許多種產生磷化氫的機制,比如閃電、太陽光照,或者流星雨大爆發等等。在金星中發現磷化氫,並不能確切地證明金星上有生命活動,更大的可能性是發生了一些我們還不了解的化學過程。

如果磷化氫不是生命的信號,什麼才是呢?

如果在某個星球上能找到氧氣、水、碳組成的有機物,都是很好的生命線索。比如,卡西尼號探測器曾在土衛二噴射的熱泉中找到了大量的有機物分子。

我們曾在火星上找到水,現在各國競相把最先進的探測器發往火星。這次金星上找到磷化氫,或許會引發新的一輪「金星熱」。要想知道金星上到底有沒有生命,必須在找到磷化氫的位置仔細搜索,尋找更直接的證據。

金星上真的可能存在生命嗎?

金星一直被稱為「地獄行星」,它的地表溫度超過400攝氏度,可以融化金屬鉛,氣壓達到地球的40倍,所以地表確實不太可能存在生命。然而這次發現磷化氫的區域位於金星的大氣層中,距離金星地表40到60千米,這裡的條件相對比較溫和,溫度約為0-50攝氏度,氣壓跟地球相近,所以確實有條件生活一些厭氧微生物。

更何況,我們常說金星上條件很「極端」,其實地球上有很多「極端」的環境中也有生命,比如馬裡亞納海溝,那裡生活著許多沒有眼睛、無需陽光的生物。再比如地衣,它可以活一萬年,可以耐受很低的溫度、很少的氧氣,甚至外太空的環境。

結語

一方面,我們對生命的形式、生命的豐富多樣性還沒有完整的認識;另一方面,我們還沒有「活捉」外星微生物,所以單憑磷化氫不能判斷金星上有或沒有生命。

這次發現磷化氫的區域條件比較溫和,或許會成為未來探索金星生命的熱點。

參考資料:Phosphine gas in the cloud decks of Venus, Nature Astronomy 2020.

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