磷化氫，金星生命，和…彎道超車？| 灰原哀
2020-09-18 風雲之聲關注風雲之聲
提升思維層次
導讀
PH3作為一種重要的生物標誌物，是可以作為金星有存在生命的可能性的一個有利證據的，但絕不意味著已經在金星發現了生命痕跡。
出差中，沒條件檢索和梳理什麼資料
，簡單講講最近金星這個「大新聞」（主要是需要申個原創不然又要被人抄），晚點再好好聊聊這個話題吧。
01
發現了什麼？
Cardiff大學Jane Greaves及其合作者們在金星大氣中發現了磷化氫（PH3），含量約20 ppb（1 ppb = 十億分之一）。
來源：維基
這一成果發表於2020年9月14日的《自然·天文》雜誌。
然而，因為一些事故式信息洩漏（據傳MIT的人手滑提前在油管發布了視頻
，但肯定很多媒體也已經提前拿到了預印本），這一消息在文章正式發表之前就被媒體瘋狂報導了
於是就有了大新聞先出來了paper還沒看到的蜜汁景象。
02
用什麼發現的？
用了兩組獨立的金星觀測數據，通過光譜觀測判斷大氣中存在某種成分：
- 夏威夷JCMT望遠鏡（James Clerk Maxwell Telescope），2017年6月
- 智利的ALMA望遠鏡（Atacama Large Millimeter Array ），2019年3月
也就是說可信度是比較高的，雖然後續其他望遠鏡的驗證依然有必要，但不太可能是觀測錯了東西。
03
磷化氫是地外天體上首次發現麼？
不是。早在1975年，天文學家們就已經在土星大氣中發現PH3了，之後在木星大氣中也有發現這個。
大氣中的PH3，並不是金星所獨有。
但木星土星大氣都是還原性環境，PH3在這種環境裡並不難存續。
04
那這次金星上的發現的PH3重要麼？重要在哪裡？
重要。
巖質天體大氣中的PH3是目前認可的一種生物標誌物（biosignature），按我們目前的認知，地球大氣中的微量PH3全部都和人類活動或者微生物活動有關。這意味著我們在內太陽系地球以外的巖質行星上確認發現了一種新的生物標誌物。
另一方面，PH3在金星這種氧化性環境中易發生反應，難以穩定存在，這就意味著金星至今還有穩定的機制在生產PH3。
但Greaves及其合作者們認真探討了目前能想到的所有可能的非生物機制，例如閃電、火山活動、隕石撞擊…但都無法解釋觀測到的這麼高含量。
然後呢？
05
生物標誌物 ≠ 生命痕跡
然而，生物標誌物是一個很有點寬泛的生命指標。
我們【以地球認知為唯一樣本】尋找到的任何和現在或者過去的生物強相關的物質成分都可以叫做生物標誌物，例如：
- 地球上的氧氣。地球能有如此大量而穩定的氧氣，是因為有生物的光合作用持續產生氧氣。
- 火星上的甲烷。地球上甲烷大多是生物活動產生的，而甲烷又易被紫外輻射分解，所以火星大氣裡穩定存在的（微量）甲烷意味著火星至今依然有穩定的甲烷供給。（詳見：我們離火星生命還有多遠？）
也就是說，如果我們在其他星球上發現了這些生物標記物，至少意味著可能存在類似地球生命的運作機制，這是我們探索太陽系內其他天體上的生命，以及探索系外行星上生命的常用思路。
這次金星大氣中發現的PH3也是類似的邏輯：PH3作為一種重要的生物標誌物，是可以作為金星有存在生命的可能性的一個有利證據的，但絕不意味著已經在金星發現了生命痕跡。
甚至從某種程度上來說，我們必須從邏輯上承認一個事實：
「生物標誌物的存在」和「生命的存在」，是既不充分也不必要的關係。
06
PH3會是優秀的生物標誌物麼？
一種生物標誌物和生物的相關性越強，除了生物活動之外越不太可能有其他機制產生，就意味著它是越優秀的生物標誌物。
這也意味著，我們認知水平的提升會幫助我們不斷篩選生物標誌物。
這次的金星論文裡也說的很清楚：本次發現僅僅意味著，發現了未知成因的PH3，這當然可能意味著有金星大氣中漂浮著厭氧微生物，但更可能的是：
還有其他未知的光化學或者地質化學過程會穩定產生PH3。（事實上已經有化學家不忿地表示不需要生物活動也完全可以！你們行星科學家還需要學習一下！）嗯，請你們充分掰頭
說白了，我們對太陽系、對宇宙的認識還太少了。
「我們並沒有在說我們已經發現了金星生命」「我們只是在說我們在金星大氣中發現了成因成謎的磷化氫：或許是新的化學機制產生的，也有可能是生物活動產生的」
07
如何進一步證實金星PH3和生命活動的相關性？
通過發射探測器實地採集和分析大金星氣樣本。
這意味著，原本爹不疼娘不愛誰都不想給錢的金星探測任務…可能會突然變得容易立項了
金星探測器趕緊安排上，明年的發現級項目競標考慮一下咯
原本最沒有希望的「達文西+」任務似乎有機會了（詳見：金星、木衛一，還是海衛一？）。
以及網友紛紛表示，可憐的火星可能突然被「彎道超車」了。
「火星上的水」
「金星大氣中的磷化氫」
但，探測器也不會那麼容易得到我們想要的結論。
發現生命相關的證據，容易。
證實探索到生命，遠比我們想像的難太多了。
如果說，我們這四十多年來對火星生命的不懈探索真的告訴了我們什麼的話，那一定是：即使是在一顆環境比較溫和，著陸任務相對容易抵達並開展工作，已經確認發現了水、豐富有機物、多種生物標誌物和適宜生命存在的環境，已經展開了多年實地採樣分析（想刨土刨土，想打洞打洞…）的星球上，確認過去或者現在確實存在（過）生命的實錘都尚且如此困難。（詳見：我們離火星生命還有多遠？）
那麼對金星這樣環境惡劣、難以實地探測的星球，我們更應該做好充分的持久戰心理準備——我們是幾乎不可能僅僅通過幾次探測任務就迅速得到答案的。
懷抱希望，謹慎求索。對金星如此，對土衛二、土衛六、木衛二、穀神星……亦然。
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金星大氣層磷化氫或為生命印記
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地外生命的證據？金星上的「鬼火」——磷化氫
金星大氣中有磷化氫，很可能成為金星擁有生命的證據。沒有生命的參與，大自然幾乎不可能把磷和氫化合到一起，尤其是在金星上。因為磷化氫在溫度高於500度時就會分解成磷和氫氣，金星平均氣溫467度，很多地方超過500度，在反應物豐富的底層大氣中，它連穩定存在都很困難；而且金星大氣中硫酸的含量非常高，磷化氫又有強還原性，它會與大氣中的硫酸發生化學反應，將硫酸還原成二氧化硫，自己則變成磷酸。 -
金星上存在生命？磷化氫並非生命存在的確切證據
磷化氫是什麼?為什麼它的發現會與生命聯繫在一起?據清華大學高等研究院天體物理學博士生王卓驍介紹，磷化氫是一種化學活性非常強的無機物小分子，在地球富含氧氣的大氣環境中，很快會被氧化。如果把磷化氫的生成類比為推石頭上高山，則需要非常高效和專一的化學反應，才能把石頭推到山頂，然而輕微的擾動就會讓石頭立刻掉落山下。所以生成磷化氫很難，而且消失太快難以察覺。 -
金星大氣中的磷化氫是否是找到生命的證據？
現有的結論是，由於在類地行星上尚無其他過程會產生磷化氫，因此磷化氫的存在將成為確定的生物標記。但金星的環境和地球完全不同。其表面平均溫度為460攝氏度，並且有90倍於地球的氣壓。金星的濃密大氣幾乎完全由二氧化碳構成，上面充斥著硫酸雲層。在這些極端條件下，某些未知的化學反應可能會產生磷化氫。 -
金星上有磷化氫就是有生命嗎?
他們說，他們只找到兩種可能的解釋：要麼是存在未知的地球化學過程，要麼是這顆離地球最近的行星上存在生命。什麼是磷化氫？這是一種無色氣體，聞起來有大蒜味或者腐魚味。這種有毒氣體常被用作殺蟲劑和滅鼠藥。電子工業將其用於電子電路的矽晶體中。磷化氫分子（PH3）就像一座金字塔，塔頂是一個磷原子，底座是三個氫原子。 -
金星大氣層中有磷化氫 或為生命印記
新華社倫敦9月14日電歐洲南方天文臺14日發布新聞公報說，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。分析認為，金星上可能存在未知的光化學過程等，或者有可能這些磷化氫源於某種形式的生命。團隊負責人、英國加的夫大學的簡·格裡夫斯介紹，他們利用架設在夏威夷的JCMT望遠鏡對金星進行觀測，發現了磷化氫的蹤跡，之後又通過架設在智利的大型射電望遠鏡陣列ALMA確認了這個發現。 -
金星大氣層發現磷化氫或證實有生命存在！
2020年9月15日，天文學家在地球的鄰居——金星的大氣中，檢測到了微量磷化氫。其分子濃度大約是20ppb，這相當於10億顆空氣分子中含有20顆磷化氫粒子。在地球上，磷化氫是一種有毒的氣體，但這一氣體在金星大氣層中被檢測到，這意味著金星上可能有生命體存在。磷化氫是什麼物質，為什麼發現磷化氫就意味著可能有生命存在？ -
為什麼說在金星發現磷化氫可能是生命的跡象？
磷化氫，有可能是金星存在生命的跡象，這已經引起人們極大的關注。磷化氫(PH₃)。是一種高活性、易燃、極臭的有毒氣體，在企鵝糞便、獾和魚的腸道等等生命活動中被發現。這種分子仍然存在於我們氧化的大氣中，是因為它是由微生物持續產生的。因此，巖石行星大氣中的磷化氫被認為是生命的強烈標誌。那麼金星大氣中發現的磷化氫有沒有可能是其它情況產生的呢？首先科學家對數據進行了進一步的分析。 -
金星生命：標記天文學家在金星雲中發現了一種罕見的分子磷化氫
幾十年來，天文學家們一直推測金星上的高雲可以為微生物提供一個棲身之所--不受灼熱表面的影響，但需要忍受很高的酸度。對磷化氫的檢測可以指出這種外星「空中」生命。英國加的夫大學的團隊組長簡·格裡夫斯說：「當我們第一次發現金星光譜中的磷化氫時，這是一次震驚！」他首先從夏威夷東亞天文臺(ESO)運營的詹姆斯·克萊克麥克斯韋望遠鏡(JCMT)的觀測中發現了磷化氫的跡象。 -
金星大氣層中發現磷化氫，是否意味著生命的存在？
系外行星上探測到磷化氫必然是一個可以引起關注的生命事件。不少行星科學家認為磷化氫是很異常，但他們拒絕磷化氫和生命之間存在任何一點點的聯繫。這個問題上，化學家和天文學家出現了極大分歧。有不少化學家認為過於偽科學了，在金星上製造磷化氫應該是簡單的不能再簡單了。 -
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