金星上的磷化氫，真的是「生命印記」嗎？

就在執行中國首次火星探測任務的「天問一號」正在努力飛向火星時，9月14日，一條新的消息將人類的目光聚焦到了金星。歐洲南方天文臺當天發布新聞公報稱，一個國際天文學家團隊在金星大氣層中探測到了磷化氫的蹤跡，在對其產生原因的分析中，有一種觀點認為「可能源於某種形式的生命」。

國際天文學家團隊發表的論文截圖。

金星是一顆類地行星，因其質量和體積等與地球類似，被稱作地球的「姐妹星」。但其平均表面溫度可達500℃，並且大氣中有一層由硫酸組成的雲，因此又有人視其為「高溫煉獄」。專家認為，儘管人類目前探測的熱點是火星，但此次最新發現或許會將部分注意力轉移到金星，對將來的金星探測任務有推動作用。

7月23日，我國首次火星探測任務「天問一號」探測器發射升空。

意外發現：金星大氣層磷化氫來源成謎

根據歐洲南方天文臺的消息，來自英國、美國和日本的天文學家組成的國際研究團隊根據觀測數據推斷，金星大氣層中存在磷化氫，但濃度很低，大約每10億個分子中僅有20個磷化氫分子。

什麼是磷化氫？人們是如何探測到遙遠的金星大氣中存在這一成分的？為什麼發現磷化氫就意味著「可能有生命存在」？

「磷化氫是一種無色、發臭、有毒的氣體。實驗室有多種方法合成磷化氫，在溫度高達數百攝氏度的氣態行星內部也能夠自然反應生成足夠多的磷化氫。」中山大學物理與天文學院教授張泳說，地球大氣存在著極少量的磷化氫，主要是厭氧微生物新陳代謝和人類工業生產的產物。

地球與金星相距甚遠，此次能夠發現金星大氣層中的磷化氫，就要歸功於先進的天文望遠鏡了。

張泳介紹，不同的分子會在不同的波長處產生特徵譜線，磷化氫的大多數譜線都不能穿過地球大氣，但在1.123毫米波長處有一條旋轉譜線能夠到達地球。「也就是說，如果磷化氫在金星大氣中大量存在，應該能夠在地球觀測到位於1.123毫米波長處的吸收線。」

他進一步詳解道，在這次發現中，天文學家利用架設在夏威夷的麥克斯韋望遠鏡（JCMT）對金星進行觀測，本意是檢測金星大氣模型，卻意外發現了磷化氫的蹤跡。為謹慎起見，研究團隊在2019年獲得了阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡（ALMA）3個小時的觀測時間，對金星進行進一步觀測，觀測結果證實了磷化氫的存在，ALMA還憑藉其強大的空間解析度揭示了磷化氫在金星大氣中分布的細節。

金星。

然而，這些磷化氫的來源成為最大謎團。研究團隊進行了大量分析，推斷是否來自光照、閃電、火山或者從金星表面向上吹至大氣層中的礦物質等，但根據已有認識的計算結果均不支持這些來源。

「基於我們現有的知識，在類地環境中的非生物自然過程很難產生磷化氫，所以磷化氫可以作為搜尋地外生命的『生物標示物』。」張泳介紹，研究人員對於金星上磷化氫的來源目前給出兩種解釋：一是金星上存在前所未知的光化學過程等；另一種解釋則是，金星大氣層中的磷化氫可能是某種生物留下的印記。

不過，這些猜測也帶來了更多未解之謎。「如果金星上真的存在某種生物，其生存形式可能與地球生命迥然不同，但也能像地球微生物一樣製造磷化氫。」該團隊分析稱。

生命印記？排查非生物起源可能性十分困難

點燃人們對這一最新發現熱情的，正是磷化氫作為「生物標示物」的特殊屬性。然而，專家紛紛提醒，探測到生命標誌物並不等於探測到生命，「甚至還離得很遠」。

「金星大氣中漂浮的雲滴的環境很長時間以來都被認為適合微生物生存，在這一最新發現中，論文作者檢驗了幾種已知的非生物機制，發現無法解釋探測到的磷化氫含量，在此基礎上提出金星可能存在生命，但這遠非定論。」張泳說。

張泳表示，天文環境十分複雜，與地球環境有很大差異，人們對其認識還很有限，完全有可能某種未考慮或者未知的非生物機制導致生物標示物的大量產生。「因此，科學家必須一一排查各種非生物起源的可能性，這往往是十分困難的。」張泳說。

7月27日「天問一號」探測器利用光學導航敏感器拍攝的地月合影。

除此之外，要確定生命存在，還需要探測其他生物標示物作為佐證。中國科學院國家天文臺研究員、中山大學教授崔峻指出，地球上的生命絕大多數都是碳基的，因此，通常來說天文學家、地質學家研究外星生命一般是看碳同位素比。此外，還有大量的物質可以與生命聯繫起來。

據張泳介紹，行星科學中一般關注大氣中生物活動能夠產生反常豐度（豐度是指一種化學元素在某個自然體中的重量佔這個自然體總重量的相對份額）的分子，比如氧氣、臭氧、甲烷、氧化亞氮等生物標示物，還有生命存活必須的物質，如水等。在對深空的研究中，天文學家還熱衷於搜尋跟生命起源有關的複雜有機物，如胺基酸等。同時，磷是組成生物的六大元素之一，除了磷化氫外的其它含磷化合物（如氧化磷、氮化磷）也是天文觀測的「熱門品種」。

「火」「金」之爭：單憑這一發現不能撼動火星地位

月球、金星、火星……人類探測宇宙和外星的熱情從未止歇，並且隨著科技的進步而不斷高漲。尤其是今年七八月間，阿聯「希望號」、中國「天問一號」、美國「毅力號」火星探測器先後發射升空，火星似乎成為人類走向深空的新方向。美國科技型企業家埃隆·馬斯克更是將「人類移民火星」作為遠景目標。

7月30日，美國「毅力號」火星車在佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空。

「火星與金星是地球的左鄰右舍，火星生命話題一直經久不衰，火星探測已經熱了很多年。」張泳認為，單憑此次的新發現還不能夠撼動火星的地位。

然而，人類金星探測的歷史事實上比火星還要久——上世紀60年代，前蘇聯就最早嘗試探測金星，美國隨後也發射過「麥哲倫號」「先驅者號」，緊接著則是歐洲的「金星快車」、日本的「拂曉號」……

如今金星為何「失寵」？其惡劣的環境或許是主要原因之一。

「研究金星最重要的兩大科學問題之一，就是金星所謂『失控的溫室效應』。」崔峻說，金星大氣中含有大量溫室氣體，平均表面溫度達到500℃，被稱為「高溫煉獄」；金星的火山等地質活動非常豐富，太陽系已知的最大裂谷大部分在金星；在金星大氣層大約50公裡高度附近，有一層濃密的由硫酸組成的雲，因此金星下的是「酸雨」……

種種跡象都表明，金星似乎並不適合生命體生存。

崔峻說，假若從適宜生命存在和人類生存的角度，目前來看肯定火星更合適。他介紹，人類從上世紀70年代便開始論證改造火星環境的計劃，目前已經有一些相對比較成熟的方案，從而讓火星變得像地球一樣適合生命存在。反觀金星，目前並沒有這樣成熟的方案。

不過，不少專家都一致認為，此次新的發現必定會將人類探索宇宙的部分注意力轉移到金星，對將來的金星探測任務有推動作用。

「這項發現能夠促進天文學家對金星大氣物理化學過程的進一步研究，撇開生命相關的話題之外，也是有重大科學意義的。相信不久會有關於金星大氣模型研究的論文大量出現。」張泳說。

z9月15日在中國國際工業博覽會上拍攝的「天問一號」火星探測器模型。

談到人類對外星乃至宇宙的探測熱情，張泳認為，探索宇宙、開拓知識疆界是人類超越了基本需求、脫離了實用主義、有別其它動物的高級追求。

「研究地外分子可以知道我們的來源，了解宇宙的浩瀚可以明白人類的渺小，搜尋地外的文明可以預見人類的將來。」張泳說，從遠古人類圍著大火圈跳舞、吶喊以求引起天外生命的注意、築起高臺試圖與宇宙交流，到今天人們發明各類探測器、天文望遠鏡等科學裝置……不同時期的人類社會都在建設他們那個時代的「大設備」探索宇宙，亙古不變。從走出非洲到大航海時代，人類對未知世界的探索從未止步。

「人類對外星的探測是為了尋求支配自然的法則，是為了讓自己超越物質層面的自我，實現向精神層面的超越。地球相對宇宙空間來說，時間跨度、空間尺度、環境多樣性相差太遠，人類對終極法則的探究必然轉向外星探測。」張泳說。

來源 | 南方+客戶端

記者 | 卞德龍 見習記者 劉佳榮