科學(xué)家們?cè)凇盁挭z”一般的金星上，找到生命的“標(biāo)記物”——磷化氫。在排除其他可能性之后，他們認(rèn)為，金星上可能存在生命。
作者 | 葉洪濤 紫金山天文臺(tái)
我們生活在地球上，周遭看去，這個(gè)星球上不但有人類，還有著無(wú)比豐富的生命種類和形態(tài)。可是一旦遙望星空，古代所設(shè)想的月宮嫦娥、玉兔不存在，近代所擔(dān)心的會(huì)入侵地球的火星人也不存在。地球是如此孤單，盡管宇宙中有無(wú)數(shù)星辰，我們無(wú)法確證任何一個(gè)上面存在著生命。
但在最近，一項(xiàng)新研究稱，在“地獄”一般的金星上，找到了生命的“標(biāo)記物”——磷化氫，并首次推測(cè)金星可能存在生命。
這一令人驚奇的結(jié)果，發(fā)表在9月14日的《自然-天文學(xué)》上。
地球隔壁的地獄行星
這個(gè)發(fā)現(xiàn)確實(shí)令人意外，金星一直不是尋找生命的主要目標(biāo)，雖然它是離地球軌道最近的行星，比火星還要更近一些。
在太陽(yáng)系中，水星、金星運(yùn)行在地球公轉(zhuǎn)軌道以內(nèi)，因?yàn)榫嚯x太陽(yáng)太近，所以表面溫度太高，看起來(lái)不適于生命生存。而土星、天王星、海王星又離太陽(yáng)過(guò)遠(yuǎn)，表面覆蓋著冰層，顯然也不是宜居環(huán)境。
太陽(yáng)系八大行星，越往外越冷（最右的冥王星已被“開除”出行星行列）|來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
至于木星，像太陽(yáng)一樣會(huì)自己發(fā)熱，內(nèi)部溫度達(dá)30000攝氏度，表面又常年刮著強(qiáng)風(fēng)暴（并形成了著名的木星大紅斑），是一個(gè)極不穩(wěn)定的環(huán)境，人們也沒(méi)太指望在它上面找到生命。
讓人投入最多關(guān)注的就是環(huán)境與地球最接近的火星，還有其他幾個(gè)具有相對(duì)宜居環(huán)境的星體，比如木星的衛(wèi)星（木衛(wèi)二）和土星的衛(wèi)星（土衛(wèi)二、土衛(wèi)六）。但經(jīng)過(guò)多次的探測(cè)，始終沒(méi)有找到任何確切的證據(jù)。順便一提，2018年6月，好奇號(hào)火星車在火星巖石上發(fā)現(xiàn)碳基有機(jī)分子噻吩（C₄H₄S），暗示火星過(guò)去有可能存在生命。
讓我們?cè)倏匆幌陆鹦巧先纭盁挭z”一般惡劣的自然環(huán)境：
在太陽(yáng)的炙烤下，其表面溫度可達(dá)500℃。在這么高的溫度下，液態(tài)水早已蒸發(fā)，我們現(xiàn)在工業(yè)水平下能造出來(lái)的最耐溫的塑料也融化了，甚至一些金屬都已經(jīng)過(guò)了熔點(diǎn)。并且，那里空氣極度干燥，濃厚的大氣層除了二氧化碳，還含有相當(dāng)多的硫酸云。
雖然在地球上也發(fā)現(xiàn)了一些能在高酸性，或高溫度等極端環(huán)境下生存的生命類型，比如一些耐受力極高的細(xì)菌，但科學(xué)家都更傾向于將尋找生命的目標(biāo)設(shè)定在更宜居的地方。比如前面說(shuō)到的火星，衛(wèi)星，還有小行星、彗星，甚至一些太陽(yáng)系外的類地行星。
其他恒星系中處于宜居帶上的行星（液態(tài)水所在的軌道附近）。|來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
但是，事情往往就是這樣出人意料，在我們認(rèn)為最不可能的地方，出現(xiàn)了可能的生命痕跡。
不可思議的生命標(biāo)記物
這次在金星上發(fā)現(xiàn)的磷化氫氣體，是一種比較典型的生命標(biāo)記物。
生命標(biāo)記物是指與生命活動(dòng)相關(guān)的特征物質(zhì)，一般由生物體的代謝等活動(dòng)產(chǎn)生，非生命過(guò)程無(wú)法、或很難制備。
這些磷化氫是研究人員在2017年和2019年分別用麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡和ALMA望遠(yuǎn)鏡兩次對(duì)金星進(jìn)行探測(cè)后發(fā)現(xiàn)的。他們找到一個(gè)只屬于磷化氫的光譜信號(hào)，并由此估算出金星云層中的磷化氫豐度為20 ppb，——相當(dāng)于10億個(gè)分子中，有20個(gè)磷化氫分子。
金星大氣層中發(fā)現(xiàn)的磷化氫分子（距離金星表面約6萬(wàn)米）。 | ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL/Caltech
因?yàn)椴煌肿訒?huì)吸收不同波長(zhǎng)的光，每種分子都有一套獨(dú)特的光譜“指紋”，科學(xué)家們?cè)诘厍蛏嫌锰煳耐h(yuǎn)鏡觀察來(lái)自天外的光譜吸收線，就能查明哪些天體上有哪些分子存在。
金星大氣層中磷化氫的濃度為20ppb。這個(gè)數(shù)值看似不高，但已經(jīng)是地球大氣層中磷化氫濃度的1000~100萬(wàn)倍。所以研究者使用了“濃度異常高”的表述。
磷化氫是一種散發(fā)著大蒜和腐魚氣味的有毒氣體，幸好地球上是現(xiàn)在這個(gè)濃度，而不是更高，否則我們的健康甚至生命都可能受到威脅。
地球上的磷化氫有兩種來(lái)源，一種是作為厭氧生物代謝活動(dòng)的副產(chǎn)物，一種是人類的工業(yè)生產(chǎn)。除此之外的，無(wú)論是普通的地質(zhì)過(guò)程，還是大氣中的化學(xué)反應(yīng)，都難以產(chǎn)生磷化氫。
在太陽(yáng)系中，磷化氫也并非地球?qū)佟４饲霸谀拘呛屯列沁@些巨大的氣態(tài)行星上也發(fā)現(xiàn)了磷化氫，它們內(nèi)部極端的高溫高壓環(huán)境，可以允許磷化氫以非生物的方式生成。但金星是與地球類似的巖質(zhì)行星，這就比較奇怪了。
金星上的火山活動(dòng)、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)、風(fēng)暴雷電等非生物過(guò)程，都不足以產(chǎn)生這種濃度的磷化氫。所以，在排除了其他可能性之后，科學(xué)家們推測(cè)，金星上可能存在生命。
金星上的大氣，模擬圖。|來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
有生命，并不是唯一解釋
他們進(jìn)一步推測(cè)，這可能是一種漂浮在金星大氣中的、距離地表數(shù)萬(wàn)米的簡(jiǎn)單微生物。
那里氣溫沒(méi)有金星表面那么高，大概只有二三十?dāng)z氏度，空氣中還有微量的水分（0.1%的水蒸氣），如果和硫酸形成含水量約15%的懸浮小液滴，就有可能支持生命存在。
或者，也可能是與地球生命非常不同的生命形式，因此更難得到確定的判斷。
但科學(xué)研究始終是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模M管科學(xué)家們已經(jīng)考慮了所有可能的非生物過(guò)程，但在金星上，也可能存在此前未曾知曉的化學(xué)過(guò)程。究竟是一種什么過(guò)程，目前很難想象。
卡爾·薩根有一句名言：“不同凡響的結(jié)論，需要不同凡響的證據(jù)。”就目前而言，僅靠現(xiàn)有的證據(jù)就斷定金星上有生命存在，的確略顯武斷。
金星上是否有生命存在，目前還不能下定論。|來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
但是對(duì)地外生命感興趣的朋友也不必失望。應(yīng)該看到，就算不能獲得發(fā)現(xiàn)地外生命的重大成果，如果能夠發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生磷化氫的全新化學(xué)機(jī)制，也是一項(xiàng)不錯(cuò)的成果。它可以幫助我們更進(jìn)一步地了解行星形成和演化的過(guò)程。
科學(xué)不是只有靠意義特別重大的成果來(lái)推動(dòng)，一個(gè)個(gè)小成果的積累也是科學(xué)進(jìn)步的標(biāo)志。目前的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，無(wú)疑為進(jìn)一步探測(cè)金星又增加了動(dòng)力。當(dāng)前已經(jīng)有多個(gè)正在籌備的金星探測(cè)計(jì)劃。
例如俄羅斯的Venera-D任務(wù)（包括一個(gè)軌道器和一個(gè)著陸器），計(jì)劃最早將在2026年飛向金星；歐洲航天局的遠(yuǎn)景號(hào)（EnVision）金星探測(cè)器，計(jì)劃在本世紀(jì)30年代抵達(dá)金星。美國(guó)宇航局也正在考慮金星探測(cè)的細(xì)節(jié)，計(jì)劃穿越金星大氣層，從而獲取第一手的數(shù)據(jù)。
希望他們能給我們帶回金星的好消息。
論文信息：
Phosphine gas in the cloud decks of Venus.
Nature Astronomy (2020)
https://doi.org/10.1038/s41550-020-1174-4
文章由“十點(diǎn)科學(xué)”（ID：Science_10）公眾號(hào)發(fā)布，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。