2020年9月14日,《Nature Astronomy(自然天文學)》雜誌發表了一篇文章,一個英美科學小組通過望遠鏡發現金星大氣裡存在微量的磷化氫氣體,儘管這種氣體的含量只有20ppb(十億分之二十),但科學家們認為這是金星存在某些生命體的跡象。
金星大氣層顯出美麗的紋理
儘管發現金星磷化氫的研究小組表示還有許多疑問有待進一步研究,但各種新聞媒體已經迫不及待地把稿件發了出來,有些甚至篤定地宣稱「金星上有生命」。
其實這有可能是一個錯誤。
磷化氫又稱為膦,是一種既臭並且有毒的氣體,它在地球上很常見。
如果你有朋友去過南極,與憨態可掬的企鵝寶寶有過親密接觸,他一定會告訴你那是一種極臭的鳥。因為企鵝的糞便裡含有大量膦,這種外表可愛的動物整日混跡於散發著惡臭的糞堆之上,它們身上的氣味自然也好不到哪裡去。
企鵝
你可能會說,我沒有朋友去過南極。那麼,試著想像一下垃圾堆裡漚了三天的腐爛魚腸?那種令人作嘔的氣味中大部分有磷化氫的功勞。
企鵝的另一種狀態
在地球上,膦基本上是由厭氧細菌貢獻的,釋放這種有毒且易燃的臭氣對於它們來說易如反掌。你也可能通過在碳酸鉀水溶液中加熱磷來製造膦;而在工業上則一般將白磷與氫氧化鈉或氫氧化鉀反應,生成次磷酸鈉或次磷酸鉀的同時得到磷化氫:
3 KOH + P 4 + 3 H 2 O → 3 KH 2 PO 2 + PH 3
當然了,如果你對化學感興趣,還會找到其它一些製備膦的方法。
膦既臭且毒性很大,早在第一次世界大戰的時候就被當作化學武器多次使用,所以製備膦對於人類來說並不是多大的難題。
膦有毒並且散發惡臭
但是在自然環境中,磷化氫只在兩種地方發現過。
前節我們提到,膦在地球的自然環境中,只會由厭氧細菌消耗有機物質產生。那麼在外星球有沒有膦呢?當然有。
膦在木星內部合成並被帶到表面
大約在1970年代,科學家就通過對行星大氣的吸收光譜分析,發現木星和土星的大氣層中存在微量膦。由於磷是一種在太陽系中廣泛存在的元素,因此科學家們認為,由於氣態行星內部高溫高壓的環境,磷原子與氫原子被強行結合在了一起,這些產生出來的膦被大氣湍流帶到行星表層,於是我們可以通過光譜發現它。
現在,科學家們又在金星的大氣層發現了膦的痕跡,儘管信號極其微弱,但它可能揭示一些重要信息。
在金星大氣中發現微量膦
膦是由一個磷原子和三個氫原子組成的分子,這兩種原子在自然狀態下很難結合,除非在木星或土星內部的極端壓力和溫度情況。否則只能找微生物來幫忙——這也是科學家們認為金星大氣層中可能存在活的生命物質的重要原因。
金星是太陽系中距離地球最近的行星,並且它的體積只比地球小一點點。地球上生命繁盛,然而金星卻是一個不折不扣的「煉獄」。它的平均表面溫度高達464℃,大氣壓是地球的92倍,大約相當於地球海面以下900米深處的壓力;金星稠密的大氣層由96.5%的二氧化碳和3.5%的氮氣組成;它的空氣裡僅有極微量的水,地表完全乾旱,一直以來,我們都認為那個地方完全不適合生命存在。
金星環境極端惡劣
由於金星環境太過於惡劣,人類對於金星的探索遠沒有火星深入,因為發射到金星的探測器在高溫高壓下迅速「陣亡」,所以我們的認識大多依賴於環繞金星飛行的探測器發回的遙感信息。其中一個重要信息是,金星的大氣層中有稠密的硫酸水合物,還有五氧化二磷、氯化鋁和硫酸鐵等等細小顆粒物。這個信息告訴我們,金星的表面和它的大氣層中有磷。
不一定,我們已經知道木星和土星的大氣中存在膦,科學家們在實驗室中和工廠裡也生產出了大量膦,那麼在金星地表或地下極端環境中,是否存在某一種非生物機制產生出膦來?這個謎題還有待我們解開。
有一點可以肯定的是,膦不應該在金星的大氣層中製造出來,那裡不存在可以結合磷化氫的環境,並且雲層中已知的化學物質會破壞掉膦分子。科學團隊的新發現還需要時間進行驗證,同時望遠鏡本身或者計算機在數據處理的過程中是否受到其它信號的幹擾?在目前看來這種可能性還未完全排除。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡
因此,現在說金星有可能存在某種生物、這些生命體排放出大量磷化氫,這個結論為時尚早。或許,未來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡可以給我們更加準確的答案。