重大發現！金星上可能存在生命！

2020-09-22 臨渭區科協

金星上存在生命？這個如同天方夜譚的想法，今天卻被嚴肅討論了。

英國《自然·天文學》雜誌14日發表一項行星科學最新發現，英國科學家團隊首次於金星大氣中探測到了磷化氫氣體。研究者認為，目前有兩種可能的解釋：存在某種我們從未了解過的化學反應，或是金星大氣層中的生命造就了這些氣體。

什麼是「磷化氫」？

如何為金星生命的猜想找到依據？在探測器深入金星大氣層之前，直接捕捉到生命的影像甚至是本尊，顯然不切實際。因此，研究人員可以使用的武器就成了生物標記。這類分子可以由生物體的代謝等活動產生，並且非生命過程都無法製備。之前的研究曾指出，在巖質行星中，故事的主角——磷化氫（PH3）就屬於一種生物標記。

金星與磷化氫分子（圖片來源：ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL-Caltech）


美國麻省理工學院分子天體物理學博士後克萊拉·索薩-席爾瓦曾在天體生物科學年會上表示過，地球上的磷化氫是一種極易燃、極有毒、極惡臭的分子，可以在汙水、沼澤地、魚和人類嬰兒的腸道、稻田等地方找到，但所有這些地方都有一個共同點：沒有氧氣。這是因為，與氧氣接觸時，磷化氫會反應並幹擾細胞利用氧氣產生能量的能力。


她推測，在沒有氧氣的遙遠星球上的其他生命「可以愉快地產生磷化氫」，它們可能藉助磷化氫進行防禦、捕獲金屬用於生化過程或與其他細胞進行交流。

鑑於此，研究團隊模擬了各種系外行星上磷化氫的生成、維持和被破壞過程。他們發現，在某些條件下，確實可以通過測量磷化氫與光的相互作用來檢測到其存在。數據表明，如果磷化氫在該系外行星上的濃度與地球上缺氧生態系統（如汙水處理廠）的濃度相當，那麼其可被檢測出來。


更重要的是，磷化氫不會產生任何「假陽性」——有時候，非生物現象（如閃電）或地質結構（如火山）可釋放甲烷或生物體產生的分子等，愚弄天體物理學家。


模擬顯示，閃電、火山以及其他現象也可以產生非常微量的磷化氫，但這可以忽略不計且無法被檢測到。索薩-席爾瓦強調說：「顯然，在巖石溫帶系外行星上檢測到的磷化氫都只能通過生命產生。」


但她也表示，一顆行星產生大量磷化氫的可能性仍然很低，因為磷化氫需要大量能量來製造，且磷在任何行星上都不太可能大量存在。而且，這個潛在目標只是16000多種可能作為生命信號的潛在分子中的一種。

意外的發現…

在此之前，科學家曾在木星和土星中檢測到磷化氫，但由於木星和土星內部極高的溫度，正是適合生產磷化氫的條件，所以科學家對這項結果並沒有感到意外。


而金星是一顆巖質行星，根據計算，其內部不存在木星與土星那樣的磷化氫來源。而且磷傾向於與氧結合，在主要為二氧化碳的金星大氣中，磷通常會與其反應，而不是形成還原態的磷化氫。然而，《自然-天文學》的最新研究報導了意料之外的發現：在金星的大氣層中，出現了「濃度異常高」的磷化氫。


此次，包括英國卡迪夫大學科學家簡·格裡弗斯在內的研究團隊，於2017年和2019年，分別用麥克斯韋望遠鏡和阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣觀測了金星。他們探測到一個只屬於磷化氫的光譜特徵，並估算出金星雲層中的磷化氫豐度為20ppb。

JCMT望遠鏡（圖片來源：Will Montgomerie/EAO/JCMT）

研究團隊考察了可能產生磷化氫的不同方式，包括來自金星地表、微隕星、閃電或雲層內部的化學過程。最終，他們無法確定這些微量磷化氫的來源。


金星環境嚴苛，但大氣層某一部分的氣壓與溫度卻與地球非常類似，因而這顆星球一直都是科學家極為感興趣的對象。不過，金星大氣也有匪夷所思之處，其比地球大氣層更為厚重濃密，上層大氣中的雲能以每秒100米的速度移動，幾乎是金星緩慢自轉速度的60倍。而地球最高風速也只有自轉速度的十分之一到五分之一左右。日本「拂曉」號探測器此前發回的結果認為，金星的大氣構成和動力學情況，遠比人們之前預想的更為複雜。

圖中黃色和紅色折線，分別為2017和2019年觀測得到的光譜信號

金星上真的存在生命？

這些磷化氫到底是怎麼來的？現階段，科學家還沒有辦法直接證實是生命活動產生了這些氣體。因此研究團隊能做的，就是找到所有可以分析的可能性，然後逐一驗證。為此，他們考慮了火山活動、閃電甚至是隕石撞擊等非生命過程，根據模型，這些過程有可能生成少量磷化氫，但與觀測到的濃度相比，都至少差了4個數量級。


排除掉錯誤答案後，還存在兩種可能性：其一，儘管已經儘量考慮了所有可能的非生物過程，但在金星上，還存在某種此前未曾知曉的地球化學或光化學過程；而另一種可能性，就是金星上有生命活動。


我們可以想像這樣一幅金星生物畫卷。NASA此前的模擬研究提出，金星早期的氣候十分溫和，這裡甚至存在廣闊的液態水海洋。這樣的溫潤環境，可能孕育出某些簡單的金星生命。而另一項研究認為，是大規模的火山噴發讓金星演變為今天這樣的生命禁地。隨著金星環境的惡化，金星生命的棲息地不斷縮退，最終只有在大氣層的宜居區域中生存。


當然，這樣的場景還存在一些有待解決的問題。如果以地球上的微生物作類比，它們雖然也可以出現在大氣層中，但畢竟不能在大氣層中完成整個生命周期，還需要降落回地表；但金星表面太過於炎熱，實在是無法生存。因此金星生命可能有著與地球生命不同的形式，只是我們還不曾了解。


看到這裡，相信你也意識到：僅憑現有的證據，要證實（或證偽）金星生命還為時過早。而且，研究人員目前認為，探測到磷化氫尚無法作為存在微生物生命的有力證據，但可以表明金星上可能發生著未知的地質或化學過程。鑑於此，他們認為有必要立即開展進一步觀測和模擬，尋找金星大氣中磷化氫的來源。

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來源：科技日報

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