金星成為「網紅」的二三事|金星_天文行星|詹姆斯·克拉克...

2020-12-28 騰訊網

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編輯：張硯斌

校對：王茸 楊伯順 王婧彧 張宇辰

美編：崔鬱

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐坤

金星上的

生命「鬼火」

最近最激動人心的消息，可能莫過於「金星上可能存在生命」了。該消息不僅引起了天文圈內的轟動，也讓我們的日常生活泛起了漣漪，大大小小的媒體平臺都對該事件進行了報導，金星一下子就成為了一名「網紅」。

新聞摘要

JCMT實景圖

圖片作者：Tom Kert Ukirt

由英國卡迪夫大學Jane Greaves教授領導的國際天文學家團隊，於9月14日宣布在金星的雲層中發現了一種稀有分子——磷化氫。這一發現可能會揭示某種地外的「空中」 生命的存在。Jane最早是在2017年，通過位於夏威夷的麥克斯韋望遠鏡（詹姆斯·克拉克·麥克斯韋望遠鏡，James Clerk Maxwell Telescope，簡稱JCMT）觀測到磷化氫的跡象，她說 「我們最初在金星光譜中發現磷化氫的線索時，感到極其震撼。」 後來，該團隊通過ALMA（阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列）進一步追蹤並且確定了他們的發現。這個新發現發表在9月14日的《自然·天文學》期刊上。

右下角為JCMT形象圖, 左下角為ALMA形象圖，右上角為磷化氫的分子結構圖，中間為金星和光譜分析結果圖

圖片來源：麥克斯韋天文臺

金星-真實的煉獄-為什麼可能存在生命？

金星是從太陽向外的第二顆行星，地球的姊妹星，在中國文化裡被稱為太白，啟明，或者長庚。它有著密度極高的大氣層，其中包括大量二氧化碳和極少量的氮。就是因為這富含二氧化碳的大氣層，外加一層薄薄的二氧化硫，造就了太陽系最強大的溫室效應，使金星表面的溫度至少達到462℃。再加上金星表面活躍的火山活動所創造的「巖漿火海」，把它形容為「煉獄」一點都不過分。

儘管金星上的條件無法適合任何類地生命生存，但是金星雲層中有可能存在適合生命生存的宜居帶。正如我們周一的文章《在金星上，「吸」霾能孕育生命》所提到的，這個雲層大概位於距離地表50 ~ 60千米的高度處。

好巧不巧，存在磷化氫的證據恰恰就是在金星中緯度地區上空50到60千米的地方被發現的。所以此消息一出，立刻引起了天文界，科學界，甚至普通吃瓜群眾的注意。

圖像由雷達數據重建

圖片來源：Wikipedia

PH3

什麼是磷化氫？

化學式：PH3

這是一種無色、劇毒、易燃氣體，氣味如同乙炔、大蒜、臭魚。但是磷化氫與生命息息相關。它與生活在企鵝等動物腸道中的微生物，或生活在沼澤等缺氧環境中的微生物也有所關聯。

如果你對它沒有直觀的印象，那麼你就想像一下鬼火。鬼火就是動物骨骼在地下發生的一系列反應，產生了磷化氫，然後漂浮出地面，與空氣接觸產生的自燃現象。

PH3

怎麼分辨磷化氫？

簡而言之，通過光譜分析。

首先需要介紹一下電磁波。電磁波大家都不陌生。電磁波分為可見光段和不可見光段。如下圖所示，人類的肉眼敏感性是十分有限的。肉眼所能察覺到的電磁波只佔了電磁頻譜的一小部分。

圖片來源：麥克斯韋天文臺

不同的分子也有自己的小癖好。它們只會吸收掉它們所喜愛的特定波長的電磁波，也就是說，在特定波長處，電磁波的強度會減少。這樣一來，不同的分子就會在連續的光譜上留下自己的「痕跡」，恰似每個人獨一無二的指紋。

而這一次，通過夏威夷的JCMT和智利的ALMA獲得的光譜數據 分析，得到的結果就是磷化氫的「指紋」。

圖片來源：麥克斯韋天文臺

PH3

為什麼磷化氫可以是地外生命存在的「生物標記」？

磷化氫與「需氧生物」幾乎沒有什麼聯繫。但是科學家發現，磷化氫和厭氧生物有很大的淵源：厭氧生物可以產生磷化氫。除此之外，在地球上，磷化氫不能以任何自然的形式大量產生，而且磷化氫容易分解，當觀測到它時，便說明在那裡有著穩定的磷化氫生產機制。所以觀測到磷化氫，便很有可能存在著生命。

金星的高層大氣是磷化氫的溫床

圖片來源：麥克斯韋天文臺

你肯定會問了，磷化氫一定是生物製造的嗎，它就不能是非生物環境的產物嗎？

是的，科學家也這樣想過。磷化氫（PH3）由一個磷原子和三個氫原子組成，由於它們的化學性質，它們的聚合需要巨大的能量。所以科學團隊根據地球上存在的各種情況進行實驗模擬，其中包括雷劈（閃電擊中），火燒（火山），撞擊等，但是結果是否定的。只有生命才能製造出可檢測到的磷化氫。一組數據顯示，所有的非生物機制所製造的磷化氫含量只佔望遠鏡所能檢測到的磷化氫數量總和的0.01%。

在地球上，這種氣體只有在工業生產中或在無氧環境中繁衍的微生物才會產生。但是金星上沒有工業，那麼唯一的可能性似乎便是微生物了。

但是，事情並不會這麼簡單。或許金星上存在著某種我們尚不了解的產生磷化氫的機制。科學家不能完全排除這個可能。

另外，儘管金星的高空雲層溫度達到舒適的30攝氏度，但是金星大氣擁有很強的酸性——90%的硫酸。如果真的存在生物，它們又是如何生存的呢？它們是如何適應惡劣的強酸環境的呢？

只能說，廣袤的宇宙擁有無限的可能，充滿了超越人類認知的現象。目前一切還只是謎團，答案還要等到未來揭曉。

最後，讓我們一起看看我們「最可愛的人」的全家福，是不是帥氣漂亮？

Jane研究人員全家福

圖片來源：麥克斯韋天文臺

END

參考文獻

1、又臭又毒的磷化氫氣體為什麼是檢測地外生命的標誌？

https://xw.qq.com/partner/standard/20200915A0E4CC/20200915A0E4CC00?ADTAG=standard&pgv_ref=standard

2、金星重大發現：高空雲層存在磷化氫引發生命猜想

https://www.bbc.com/zhongwen/simp/science-54157848

3、Phosphine gas in the cloud decks of Venus https://www.nature.com/articles/s41550-020-1174-4

4、Venus 金星

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%87%91%E6%98%9F

5、Astrobiology: The Case for Venus

https://web.archive.org/web/20110807004311/http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2003/TM-2003-212310.pdf

6、The Phosphine 「Biomarker」 Dectection: Explained Dr. Steve Mairs, Senior Scientist, JCMT/EAO

責任編輯：楊伯順

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謝謝閱讀

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