新發現:在金星的雲層中,天文學家找到了可能存在生命的痕跡

2020-09-16 科技領航人

在金星的酸性雲層中,天文學家發現了一種從未有過的誘人氣體,這種氣體非常有可能是這個地獄世界存在生命跡象標誌。氣體的存在還不足以確保金星擁有生命形式,但事實是它存在於該行星的雲層中,這表明我們尚不完全了解那裡正在發生的事情。

所討論的氣體是一種令人討厭的磷化氫,它是一種有毒和爆炸性分子,帶有大蒜和死魚的持久氣味。天文學家在金星上的一層雲層中發現了這種臭腐氣體,那裡的溫度非常接近我們星球上的溫度。他們發現的該氣體含量不多——圍繞著行星的硫酸雲的漩渦狀混合中只有微量的該氣體。倫敦帝國理工學院天體物理學家戴維·克萊門茨(David Clements)表示:「這相當於在奧林匹克大小的遊泳池裡放了幾湯匙湯匙。」

但是,從磷化氫在地球上產生的過程看,在金星上甚至發現少量的磷化氫令科研人員興奮不已。磷化氫要麼是由人類人工製造的,然後製成燻蒸劑或生物武器之類的產品,要麼是生命的自然副產品。在沼澤和沼澤地中發現了磷化氫,據認為該氣體由微生物產生。它也可以在動物的內臟或它們留下的大便中找到。最重要的是,它是一種幾乎完全與地球上的生命相關的氣體,這增加了它可能是在金星雲中漂浮微生物的跡象的可能性。

或者它可能來自我們尚無法理解的事物。一個由國際研究人員組成的團隊今天在《自然天文學》上撰文,他們竭盡所能為在金星上發現的氣體提出其他解釋。他們對雷擊和流星轟擊地球表面等進行了建模,以查看這種現象是否會產生他們所見過的磷化氫。到目前為止,沒有任何匹配。「這就是為什麼這是一個非同尋常的發現」 麻省理工學院的分子天體物理學家,研究的作者之一克拉拉·索薩-席爾瓦(Clara Sousa-Silva)告訴我們,「除了地球製作磷化氫的方法外——那就是生命,在某些時候,您將無法解釋它。」

在金星上尋找生命的想法似乎很荒謬,因為這顆行星體現了地獄景觀的定義。金星是一片荒蕪的荒原,周圍是濃厚的二氧化碳大氣。表面溫度可能飆升至近482攝氏度,其溫度足以熔化鉛(和大多數太空飛行器)。圍繞金星旋轉的重雲是由如此酸性的硫酸液滴構成的,我們甚至無法在自己的pH值範圍內對其進行測量。麻省理工學院的天體生物學家,該研究的作者賈努斯·佩特科夫斯基(Janusz Petkowski)告訴我們:「實際上,金星上的酸性環境比地球上最酸性的環境強數十億倍。」

不過,天文學家已經考慮過在這種溫和的地方生存的可能性,特別是在行星的雲頂中。天文學家卡爾·薩根(Carl Sagan)和生物學家哈羅德·莫洛維茲(Harold Morowitz)於1967年提出了這個想法,從那時起,天文學家就一直在猜測。科學家們將目光鎖定在金星雲中的暗斑上,這些暗斑比其他區域吸收更多的紫外線。這些暗斑的可能解釋?隨著時間的流逝,大量浸入光的微生物會膨脹並收縮,類似於藻類的大量繁殖。威斯康星大學的行星科學家桑傑·利馬耶(Sanjay Limaye)說:「這個想法已經存在,但是直到我們提出細菌的生命周期之前,還沒有真正認真地研究過它。」

在像金星這樣的嚴峻世界中找到可靠的生命證據是一個特殊的挑戰。實際上,一些送入金星的探針實際上已經融化,但仍未找到任何生命證據。在地球上,天文學家可以從遠處研究行星的大氣層,以確定是否有任何分子因某種生物物質而散發出來。尋找這些氣體——所謂的生物特徵——是天文學家確定生命是否潛伏在另一個星球上的最佳方法之一。

磷化氫已成為一種引人注目的氣體。最近,蘇薩-席爾瓦(Sousa-Silva)和一些研究人員在這一發現中提出磷素作為一個可能的生物信號,因為它與一些地球生命有關。這種聯繫還是有點神秘。我們仍然不知道究竟是哪些細菌在地球上產生磷化氫,但一些實驗室研究表明,複雜的微生物群落會生成這種物質。另外,製造磷化氫需要大量能量,而生命是一種特別充滿活力的來源。「我們不知道為什麼金星在創造生命,但是只有生命在創造生命才有意義。」蘇薩-席爾瓦說,「因為是自發的,所以只會在像地球這樣的環境中製造。」

考慮到磷化氫,一個國際研究人員團隊使用了兩臺地面望遠鏡——夏威夷的詹姆斯·麥克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)望遠鏡和智利的阿塔卡馬(Atacama)大毫米波陣列——在金星的大氣層中尋找磷化氫的任何可能特徵。果然,他們發現大氣中的氣體濃度為十億分之五到二十。地球上的氣體組成中,磷化氫含量為每萬億分之一和每四萬億分之一。因此,與將其與地球上發現的磷化氫含量進行比較相比,這已經相當多了。蘇薩-席爾瓦說:「所有這些都促使人們對這種補充和大量生產的產品做出異乎尋常的解釋。」

這種檢測的結果意義肯定是非凡的,但現在還沒有人敢說在金星上存在「外星人」。華盛頓大學的天體生物學家維多利亞·梅多斯(Victoria Meadows)並未參與這項研究,他說:「我認為這是一個非常有趣的發現,但絕對需要進一步探索。」

首先,我們必須確保氣體確實是磷化氫。這種檢測並不那麼可靠,甚至研究人員也承認這種信號可能由另一種氣體二氧化硫解釋的可能性。需要進一步觀察金星大氣以真正確認磷化氫存在於其中。

如果確認檢測到磷化氫,那麼人們將著手確定磷化氫的來源。事實證明,由生命產生磷化氫甚至不是最好的解釋。可能在溫度適中的雲層中發現了磷化氫,該區域仍然可能是一些堅強微生物生存的場所。加利福尼亞州立理工大學的生物化學家拉克什·莫古爾(Rakesh Mogul)專注於極端微生物的生命,但並未參與這項研究。他說:「仍然有很多未知數。以生物作為答案很好,但實際上,作為科學家,我們需要確保我們詳盡地研究所有其他可能性。」

如果事實證明生命是一個很好的解釋,那麼這一發現可能會大大提高金星的影響力,使其成為未來的天文探索的場所。儘管金星與地球接近,但在過去的幾十年中,金星幾乎沒有被探索,而我們的另一個鄰居火星受到了更多關注。在金星上確認磷化氫可以促使向該星球發起新的微生物狩獵任務。這些類型的任務的要求可能需要比以前更加嚴格,以防止汙染金星環境。牛津大學耶穌學院的天體生物學家莎拉·拉格海默(Sarah Rugheimer)並未參與這項研究,他對我們說:「這需要就金星的未來觀測的倫理學進行全球性的討論。」 「如果您正在談論進入並窺探金星的大氣並可能破壞棲息地,我認為我們需要就此進行對話。」

在金星上找到有力的生命證據,將完全改變我們對使行星變得宜居的理解。在尋找地球以外的生命的過程中,我們專注於看起來很像我們自己的行星。但是金星可能會告訴我們需要擴大標準。拉格海默:「如果是微生物,生命就完全不同了,它們可以在我們可能無法期望的環境中創造生物。」

最終,一切都回到一個問題:在宇宙中,我們孤獨嗎?金星上的微生物看上去似乎並不那麼令人印象深刻,但是如果可以在彼此相鄰的兩個世界上形成生命,那麼就有可能宇宙中的生命比我們想像的要豐富得多。

無論如何,這種發現只是漫長旅程的開始,這是發現更多有關金星及其可居住性潛力的開始。目前尚無確切答案。可能永遠也找不到確切答案。「正如他們所說,非同尋常的主張需要非同尋常的證據。」 倫敦帝國理工學院的克萊門茨說,「我們有很好的證據,我不會說這很特別。」

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