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金星|金星大气中发现磷化氢，表明有生命存在的可能？

天体生物学家在金星上发现了磷化氢 ， 这种分子被当成生命存在标志 。
撰文 | 刘辛味
金星|金星大气中发现磷化氢，表明有生命存在的可能？
日本破晓号探测器拍摄的金星硫酸云层（伪色）丨图源：AKATSUKI PROJECT TEAM/ISAS/JAXA
金星|金星大气中发现磷化氢，表明有生命存在的可能？
高 。 这种剧毒、易燃且极臭的气体在地球上通常由微生物产生 ， 在天体生物学中被当成生命体标记 。 研究人员认为地球的邻居——金星可能有生命存在的迹象 ， 也可能发生了一系列我们未知的光化学或地球化学过程 。 研究成果发表在《自然-天文学》 。
这一发现令科学家兴奋 ， 因为磷化氢这一物质在地球上参与生命过程 ， 是新陈代谢的副产品 。 磷化氢是由厌氧生物产生的气体 ， 散发出难闻的味道 ， 达到一定浓度会致人中毒损伤 。 但它也被认为可能对全球的磷循环有重要贡献 。 另外 ， 磷化氢也有一些工业和农业用途 ， 如熏蒸剂 。
事实上 ， 此前科学家曾在气态行星木星和土星中发现过磷化氢 ， 他们发现气态巨行星上的极端环境可能提供能量上的帮助 ， 克服磷原子和氢原子之间的排斥 ， 使其自然形成磷化氢 。 而在地球上磷化氢只是厌氧生物的产物 ， 很难通过普通的地质或大气作用生成 ， 并且这种分子极不稳定 ， 要持续产生才能维持存在 ， 这便是磷化氢被当成生命灯塔的原因 。
金星|金星大气中发现磷化氢，表明有生命存在的可能？
磷化氢分子丨图源：wiki
金星是平日夜空中最容易见到的天体之一 ， 自古以来就在人类文化中占有举足轻重的地位 。 比如金星在古罗马神话代表爱与美之神维纳斯 ， 至今生物学上表示女性的符号用的就是金星的占星符号 。 金星是太阳系中的四个类地行星之一 ， 其质量、体积与地球相似 ， 直径仅比地球小638.4公里 。 但与地球舒适的环境相比 ， 金星堪称“地狱” ， 地表条件对生命很不友好 ， 表面的压力是地球的92倍 ， 温度高达900℃（表面平均温度至少为462℃） ， 足以熔化铅块 。 即使水星才是距离太阳最近的行星 ， 但地表温度最高的是金星 。
论文作者、英国卡迪夫大学教授Jane Greaves和她的团队在2017年用位于夏威夷的麦克斯韦望远镜（JMCT）观测了金星 。 作为射电天文学家的Jane Greaves通常把目光放在遥远的星系 ， 主要研究年轻恒星系统的行星 ， 但太阳系后院里的行星也是她关注的对象 ， 观察冥王星、土星和其卫星等 ， 希望能找到生命存在的证据 。 他们本来没指望能在这里找到磷化氢分子 ， 只是为寻找系外行星大气物质设定可检测性基准 。 因为磷更容易与氧结合 ， 金星大气层主要由二氧化碳组成 ， 偏强酸性 。 这种环境被认为并不适合于磷化氢的产生 。 但令他们意想不到的是 ， 竟然发现了磷的光吸收谱线 ， 团队甚至一度认为是错误信号 ， 但分析发现只有磷化氢是最有可能的解释 。
金星|金星大气中发现磷化氢，表明有生命存在的可能？
麦克斯韦望远镜丨图源：WILL MONTGOMERIE/JCMT/EAO
2019年 ， 他们又用位于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵（ALMA）进行了观察 ， 该望远镜性能更好 ， 最终他们探测到属于磷化氢的光谱特征 ， 并估算出金星云层中距地面53公里处的磷化氢丰度为20ppb（十亿分之二十） ， 是地球大气中浓度的数千倍 。 虽然十亿分之二十听起来微不足道 ， 但科学家认为实际上不应该有那么多 。 在金星高层大气中发现的酸性条件下 ， 一个分子的平均寿命只有16分钟左右 。 为了抵消这种持续性的破坏 ， 必须有大量稳定的气体来源 。
许多科学家表示了这项研究令人惊讶 ， 华盛顿大学的天体生物学家Michael Wong表示 ， “这确实是一个令人困惑的发现 ， 因为磷化氢并不符合我们对金星大气存在化学物质的理解 。 ” 威斯敏斯特大学的天体生物学家Lewis Dartnell认为 ， “这些气体含量远远高于目前已知方法生产所能解释的水平” 。
【金星|金星大气中发现磷化氢，表明有生命存在的可能？】在地球上 ， 许多能低氧环境中茁壮生长的微生物会产生磷化氢 。 而在距离金星表面53到61公里的高空 ， 这里的温度与地球相似 ， 是适宜的30摄氏度 ， 有提供生命的基础环境 。 53年前 ， 美国天文学家、科普作家卡尔·萨根就曾假设这里存在生命 ， “尽管金星的表面条件使在那里生活的假设是难以置信的 ， 但金星的云层完全不同” 。
Greaves团队试图找出这些磷化氢的来源 。 研究团队考察了各种可能产生磷化氢的方式 ， 包括来自金星地表、微陨星、闪电或云层内部的化学过程 。 含磷矿物是磷化氢的一种可能的原料 ， 但它不太可能从行星表面飘至高空 。 闪电和阳光驱动的化学反应也不能产生足够的气体 。 地球上火山喷出的磷化氢非常少 ， 如果同样的过程发生在金星 ， 那么金星上的火山活跃程度要达到地球的200倍以上 。


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