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金星重大发现:高空云层存在磷化氢引发生命猜想

Venus
Image caption金星是一颗高温、高压的行星。

这是一种让人难以想象的可能性——生命有机体漂浮在金星的云层中。

但天文学家们在探测到一种无法解释的气体后,如今正在考虑这种可能。

这种气体是磷化氢(PH3):一种由一个磷原子和三个氢原子组成的分子。

在地球上,磷化氢与生命息息相关。它还与生活在企鹅等动物肠道中的微生物,或生活在沼泽等缺氧环境中的微生物也有所关联。

当然,你可以通过工业制造它,但是金星上没有工厂,这里肯定也没有企鹅。

那么,为什么这些气体会存在于距离金星表面50公里的地方?英国卡迪夫大学教授简·格里夫斯(Jane Greaves)和他的同事们提出了这一问题。

他们在期刊《自然天文学》(Nature Astronomy)上发表了一篇论文,详细描述了他们对金星上的磷化氢的观察。他们的研究试图证实这种分子可能有一个自然、非生物的起源。

Phosphine
Image caption磷化氢由一个磷原子和三个氢原子组成。

他们对BBC说,就目前而言,他们暂时陷入僵局。

但考虑到我们对金星的所有了解以及那里的条件,还没有人能够提出一种非生物途径来得到磷化氢的方式,也没有人能够解释已经被探测到的磷化氢的量。这意味着生命说值得考虑。

“在我整个职业生涯中,我一直对寻找宇宙其他地方的生命感兴趣,所以我对这种可能性感到震惊,”格里夫斯教授说。“但是,如果我们遗漏了什么,我们也真诚地希望其他人能告诉我们。我们的论文和数据是开放的,这就是科学的流程。”

团队发现了什么?

格里夫斯教授的团队首先使用夏威夷的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜(James Clerk Maxwell Telescope)在金星上发现了磷化氢,然后利用智利的阿塔卡玛大型毫米波天线阵(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)确定了这一物质的存在。

磷化氢有一条独特的“吸收谱线”,使这些射电望远镜可以在波长约为1毫米的情况下分辨出它。这种气体可以在金星中纬度地区上空大约50-60公里的高度观测到。它的浓度很小——每10亿个大气分子中只有10-20个——但在这种情况下,已经很多了。

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Image caption金星极端的环境被认为很难有生命存在。

为什么受到关注?

当我们想到太阳系其他地方是否会存在生命时,金星是一个不起眼的选项。与地球相比,它简直是个地狱。金星96%的大气是由二氧化碳构成,它经历了失控的温室效应,表面温度如同披萨烤箱里一样——超过400摄氏度。

人类发射到金星的太空探测器仅存活了几分钟便发生故障。然而,如果往上升50公里,则到了一个相对适宜的环境。所以如果金星上真的有生命,这正是我们希望能找到他们的地方。

为何仍然存疑?

这是因为金星的云层。这里的云层很厚,75-95%都主要由硫酸组成,这对构成地球生物的细胞结构来说是灾难性的。

美国麻省理工学院(MIT)的威廉·贝恩斯(William Bains)博士是研究团队中的生物化学家。他研究了可能存在于金星上的不同化合物的各种组合;他研究了火山、闪电甚至陨石是否会在生成磷化氢中起作用。但他表示,他所研究的所有化学反应都不足以产生目前观测到的磷化氢总量的万分之一。

Soviet probes
Image caption降落的苏联探测器在短时间内幸存下来,以传回几张照片。

贝恩斯博士认为,为了在硫酸中生存下来,金星大气中的微生物要么必须使用某种未知、完全不同的生物化学形式,要么进化出一种“防护甲”。

“理论上,一个更爱水的生命可以躲在硫酸液滴里的某种保护壳里,”他对BBC的《仰望夜空》(Sky At Night)节目说。

“我们说的是细菌用比‘塑胶王’(聚四氟乙烯)还坚硬的东西把自己包起来,并完全封闭住。但是它们怎么进食呢?又如何交换气体?这真是自相矛盾。”

外界反应如何?

外界是谨慎而好奇的。该研究团队强调,他们并未声称在金星上发现了生命,只是认为这个想法需要进一步探索,因为科学家们也在寻找是否有被忽视的地质或非生物化学途径生成了磷化氢。

牛津大学的科林·威尔逊(Colin Wilson)博士曾为欧洲航天局的金星快车探测器(2006-2014年)工作,他现在是一项名为“预想”(EnVision)的新探测计划的开发领军人物。

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Image caption位于智利的阿塔卡玛大型毫米波天线阵。

他表示,格里夫斯教授的观察结果将推动对这颗行星的新一轮研究浪潮。

“这真的令人兴奋。即使最初的磷化氢检测被证明是光谱的曲解……这依然能带来新的发现。今天在金星云层中出现生命是不太可能的,我们将在大气层中找到其他产生磷化氢的化学途径。但在这次搜寻中,我们将发现关于金星的许多有趣的事,”他对BBC说。

威斯敏斯特大学的刘易斯·达特内尔(Lewis Dartnell)教授也同样持谨慎态度。他是一名天体生物学家,致力于研究地球以外生命存在的可能性。他认为火星或木星和土星的卫星是寻找生命的更好选择。

“如果生命能在金星的上层云层中生存,这是非常有启发性的。因为这意味着生命可能在整个银河系中非常普遍。也许生命不需要存在于非常类似于地球的行星,而可以在银河系另一颗类似金星的酷热行星上生存。”

如何解决这一问题?

可以发射探测器专门前往勘探金星的大气层。

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Image caption证实猜想的最佳方法之一是使用探测气球。

美国太空总署(NASA)最近要求科学家们为21世纪30年代的一项潜在旗舰探测任务设计草图。旗舰任务是美国太空总署承担的能力最强、成本最高的项目,其中提出了一个通过飞行器或仪表气球,穿越金星的云层。

“俄罗斯人用他们的维加探测气球(1985年)做到了这一点,”研究团队成员、麻省理工学院的萨拉·西格(Sara Seager)教授说。“它被涂上了聚四氟乙烯以防硫酸侵蚀,随后漂浮了几天进行测量。”

“我们绝对可以进行一些现场勘探。我们可以聚集液体并测量它们的性质。我们甚至可以带上显微镜,尝试寻找生命本身。”

来源:BBC中文

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