重大發現！金星大氣中檢測到一種劇毒氣體，或來自金星生命

2020-09-14 火星一號

作為地球的近鄰，金星的大小和質量也都十分接近地球。然而，金星上的環境與地球天差地別。金星大氣非常稠密，其中96.5%是二氧化碳，表面大氣壓相當於地球表面大氣壓的90倍。

由於大量二氧化碳產生了極端的溫室效應，導致整個金星地表的溫度達到了464 ℃。在這種極端溫度下，任何液態水都不會存在。此前天文學家認為，如同火爐的金星不可能存在生命。

然而，天文學家在金星上的一個最新重大發現，或將成為人類搜尋地外生命的裡程碑。根據《自然天文》（Nature Astronomy）雜誌剛剛公布的一項研究[1]，天文學家在金星大氣中檢測到了磷化氫（PH3，或稱膦），含量為一億分之二，這個發現令天文學家激動不已。

那麼，發現磷化氫意味著什麼？為什麼這是一個重大發現？

對於地球以及金星這樣的類地行星，非生物的自然過程基本上無法產生磷化氫。在地球上，磷化氫要麼是生物產生的，要麼是人類通過化學反應製備出來的。在此之前，地球是唯一一個發現存在磷化氫的巖質行星，因為這裡有生命。

磷化氫與氧氣能夠進行劇烈反應，產生磷酸。磷化氫是一種劇毒氣體，但厭氧微生物並不懼怕，而且地球上自然存在的磷化氫都是由厭氧微生物產生的，科學家並沒有找到其他自然產生磷化氫的方式。

《天體生物學》（Astrobiology）雜誌在2019年刊載的一項研究[2]指出，磷化氫可以作為系外行星大氣中的生物標誌氣體。磷化氫有三個強烈的光譜特徵，它們可以很容易從其他大氣成分中被分辨出來。

在恆星光的照射下，磷化氫很容易被分解掉。如果能在大氣中檢測出大量的磷化氫，意味著它們必然有一個持久性的來源，這只能是那裡的厭氧生命所產生的，所以磷化氫被認為是尋找外星生命的重要標誌。

在此次的新研究中，麻省理工學院、卡迪夫大學的天文學家從金星大氣光譜中，確認了磷化氫的存在，含量為20 ppb。由於金星離太陽非常近，接收到的太陽輻射很強烈，而且金星的大氣是酸性的，所以磷化氫在這種環境中很快就會被反應掉。

如果金星大氣中的磷化氫是在很久之前產生的，目前的天文學家就不可能檢測到它們。因此，金星大氣中的磷化氫都是剛剛產生不久的，而且是在源源不斷地產生。

對此，天文學家先考慮生命以外的其他可能解釋，包括大氣化學、地表和地下化學、火山從金星內部噴出磷化氫、隕石從外部把磷化氫帶到金星大氣中、金星閃電、金星構造板塊的相互滑動、太陽風。

結果發現，雖然其中一些過程可以產生微量的磷化氫，但比實際發現的磷化氫含量要少幾個數量級，天文學家無法用非生物過程來解釋金星大氣中異常豐富的磷化氫。也就是說，金星大氣中的磷化氫有可能是金星生命產生的。

事實上，先前研究已經表明，金星大氣中存在複雜的化學環境，那裡有著合適的溫度和氣壓，有條件孕育出生命。未來，人類可以發射探測器到那裡直接搜尋金星生命。如果最終能夠證明金星大氣中存在生命，這項研究無疑會成為人類尋找外星生命的起點。

參考文獻

[1] Jane S. Greaves, Anita M. S. Richards, William Bains, et al., Phosphine gas in the cloud decks of Venus, Nature Astronomy, 2020, doi: 10.1038/s41550-020-1174-4.

[2] Clara Sousa-Silva, Sara Seager, Sukrit Ranjan et al., Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres, Astrobiology, doi: 10.1089/ast.2018.1954.

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