金星上，"吸"霾能孕育生命

2020-09-14 牧夫天文

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翻譯：王婧彧

校對：楊伯順 王茸 張硯斌 張宇辰

審閱：牧夫天文校對組

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦

NASA水手10號拍攝到的金星濃厚的大氣層

Credit: NASA/JPL-Caltech

最新研究發現，在金星煉獄般的大氣層內部，一層神秘的霾可能成為生命的伊甸園。

金星是太陽系中最炎熱的行星，溫度可高達465攝氏度，把鉛熔化都綽綽有餘。這種酷熱讓金星上的每一滴水都蒸發殆盡，導致整個行星極其乾燥。

先前的研究表明，在十億年前，金星有可能是一個宜居的荒涼星球。但隨著時間的推移，氣溫的增高使得水蒸氣在大氣中積聚。由於水蒸氣是一種較強的溫室氣體，它會如饑似渴地吸收紅外輻射，使大氣溫度升得更高，這樣更多的水就會蒸發，最後海洋消失了。這種正反饋的後果就是失控的溫室效應。現在的金星大氣比地球上最乾燥的地方——夏天正午的阿塔卡馬沙漠，還要乾燥50倍。

新研究表明，如果有地方讓生命在這種失控溫室效應下倖存，一個可能就是48~60千米高度處的雲層。儘管這種可能性看起來很牽強，但是麻省理工學院的行星科學家Sara Seager表示，地球本身就有大氣生物圈。微生物不會一直在那兒待著，但是它們可以被送上去然後在落下來之前在那裡待上幾周。

研究人員發現，在金星大氣中，生命可能需要棲息在雲滴中。但是雲滴會聚合和增長，最後會落到地面。這對於地球上的浮遊菌來說沒什麼，但對於金星生命卻可能是致命的。

Seager和她的同事發現了一種可能的情況，使金星上的微生物得以避免墜地而亡的宿命，從而在大氣中生存下去。我們已經知道，在金星最低層雲的下方，大概位於47.5~33千米高度處有一層霾。科學家們不知道組成這層霾的物質，只知道它們的粒徑在0.4~4微米（人類頭髮的平均直徑為100微米）。Seager說，人們並不知道這層霾為什麼出現在那兒，金星上還有太多未解之謎。

研究人員提出，金星微生物可能落到這層霾上並待在那裡，就像和它們差不多大的霾粒子一樣在空氣中懸浮。為了適應炎熱的低層大氣，它們必須休眠，變成能更好適應惡劣環境的孢子。

金星上的閃電藝術想像圖

Credit:ESA

上升氣流會把孢子從霾中轉站送到更宜居的氣層。然後，就如同地球上的灰塵和微生物一樣，它們會吸收周圍的液滴，結束休眠。在懸浮的過程中，微生物會增長、繁殖，也許會住在液滴裡幾小時，幾個月甚至幾年。最後，當它們大到浮力無法支撐時，就會落到低層的霾裡。一個新的循環就開始了。

「人們經常討論金星大氣中的生物，但其實他們從未對此深思熟慮。」 Seager說道。如果它們被永久困在大氣生物圈的話，金星上的生命就需要從大氣中獲得所需的全部營養，並且需要像地球植物那樣會進行光合作用。

儘管科學家們推測孢子只會被動地待在適宜的氣層中，直到長大掉落到霾層中，但它們也許會為了保持懸浮更積極主動一些。Seager提到，著名的天文學家Carl Sagan提出了許多生命可能在木星大氣中保持懸浮的方法，比如，吞進氣體（和南海獅吞鵝卵石有異曲同工之妙）。

下面是個簡單的計算：假設幹孢子佔據金星霾層質量的十萬分之一，那就會有5500噸。再假設這些脫水微生物（照地球上的情況）每個重十萬億分之4克，那麼就是10^22個孢子。而據科學家們的估計，地球大氣生物圈有10^24個細胞和超過10^30個自由的單細胞生物。

然而，即便有了霾層，和地球相比，想要生活在金星大氣層中還是太過艱難了。除了要時時承擔極端乾旱帶來的脫水風險，它們還必須適應富含硫的雲層環境。儘管地球上的微生物可以在高硫環境下存活，比如衣索比亞的達羅爾火山地熱區，但研究人員提醒我們，金星雲層的酸性是那裡的千億倍。即使這樣，任何能夠形成防硫層的金星微生物依然有可能在這種致命的環境裡生存。

思考生命如何在金星上存活能夠啟發我們，從而了解它們怎樣在別處生存。系外行星的雲層裡是否有生命？木星和氣態巨行星能否孕育生命？未來的金星任務會幫助我們理解宇宙中生命的極限在哪裡。

這項研究於8月13日發表在了《天體生物學》期刊上。

原文連結:

https://www.space.com/venus-astrobiology-microbe-spores-in-haze.html

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版面編排：琇 茹

責任編輯：楊伯順

牧夫新媒體編輯部

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圖片來源: 哈勃望遠鏡資料庫, NASA, ESA - 處理: Judy Schmidt

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