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漲知識(shí)|又熱又酸如煉獄的金星,為什么會(huì)存在“生命記號(hào)”?
表面溫度高達(dá)470攝氏度,大氣壓為地球的90倍,下的“雨”都是硫酸,在太陽系的行星兄弟們里,金星可能是最接近“煉獄”的存在。
然而,路透社、BBC、《紐約時(shí)報(bào)》等多家外媒報(bào)道稱天文學(xué)家在金星云層中找到了“生命記號(hào)”(biosignature),推測這顆星球上可能有“空中生命”,這是怎么一回事呢?
2020年9月15日訊,歐洲南方天文臺(tái)14日發(fā)布的一張金星的藝術(shù)效果圖,小圖中展示了磷化氫分子。人民視覺 圖
難以解釋的磷化氫
消息的科學(xué)依據(jù)是9月14日晚間發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《自然-天文學(xué)》(Nature Astronomy)上的一篇論文,作者來自英國卡迪夫大學(xué)、劍橋大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院等機(jī)構(gòu),題為《金星云層中的磷化氫氣體》。
論文的摘要部分提到,聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在2017年和2019年分別用麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡和阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣觀測了金星,探測到一個(gè)只屬于磷化氫的光譜特征,并估算出金星云層中的磷化氫豐度為20ppb,即每十億個(gè)分子中有二十個(gè)磷化氫分子。而在那里,任何磷都本應(yīng)以氧化形式存在。
“窮盡穩(wěn)態(tài)化學(xué)和光化學(xué)路徑分析,金星磷化氫的存在難以解釋。金星大氣層、云層、地面、底下、閃電、火山或隕石傳輸都沒有已知的非生物產(chǎn)生方式。”
根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)的模擬,在金星的溫度和濃度下,光化學(xué)路徑要產(chǎn)生這個(gè)濃度等級(jí)的磷化氫氣體,反應(yīng)速率還差了4到6個(gè)數(shù)量級(jí)。
論文得出結(jié)論:“磷化氫可能來自未知的光化學(xué)或地質(zhì)化學(xué)過程,或是生命,類似于地球上的生物源磷化氫。”
不過,論文也強(qiáng)調(diào),探測到磷化氫并非確鑿的生命證據(jù),只能說有異常的、無法解釋的化學(xué)。
一種“生命記號(hào)”
2019年諾貝爾獎(jiǎng)物理學(xué)獎(jiǎng)得主、系外行星發(fā)現(xiàn)者米歇爾?馬約爾(Michel Mayor)曾對澎湃新聞表示,他相信外星生命會(huì)以簡單形式存在,而“生命記號(hào)”就是令人激動(dòng)的研究方向。
同為氧族氫化物,磷化氫和更為著名的硫化氫一樣惡臭且劇毒,為什么可以作為一種“生命記號(hào)”呢?
原來,人類目前只在太陽系大型氣態(tài)行星的高溫高壓大氣層深處找到過磷化氫,而巖石星球高度氧化的表面和大氣層會(huì)快速破壞掉磷化氫。
例如,在我們的地球上,磷化氫的產(chǎn)生只與人類工業(yè)生產(chǎn)或厭氧微生物活動(dòng)相關(guān)。
因此,金星上存在磷化氫以人類現(xiàn)有的化學(xué)知識(shí)確實(shí)難以解釋,這不僅暗示著金星云層中有生命存在,而且可能是活著的生命,還在源源不斷地產(chǎn)生磷化氫,以抵消快速分解的過程。
空中生命?
巧合的是,金星大氣層中有一個(gè)狹窄的“溫和區(qū)”,距離地表48到60公里,溫度在0到50攝氏度之間,壓力條件也與地面表面相似。這正是研究小組觀察到磷化氫信號(hào)的地方。
MIT科學(xué)家佩特科夫斯基(Janusz Petkowsk)說道:“這個(gè)磷化氫信號(hào)完美地落在疑似的宜居區(qū)。”
按照他的設(shè)想,金星生命或許與地球上的生命有根本的不同,可以一輩子都生活在空中,而且可以耐受高度酸性的環(huán)境。要知道,地球上有些微生物可以在5%的酸性環(huán)境中存活,但金星云層中硫酸含量高達(dá)90%。
被冷落的鄰居
當(dāng)然,科學(xué)界對金星生命的設(shè)想不是沒有過,但設(shè)想現(xiàn)存生命還是第一次。
一些證據(jù)顯示,這顆西方人以“愛神”命名的行星可能擁有完美的宜居環(huán)境長達(dá)30億年之久,溫度介于20到50攝氏度之間。但大約7億年前,金星發(fā)生了劇烈的氣候變化,大氣層變得異常稠密和炎熱,從一個(gè)宜居星球跌入煉獄。這種劇變可能是由火山活動(dòng)釋放大量二氧化碳所致。
目前,研究團(tuán)隊(duì)還在進(jìn)一步用其他望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)磷化氫氣體的存在,并希望看到信號(hào)是否存在日夜或季節(jié)性的變化。
不過,這個(gè)研究最重大的意義可能還是提醒我們,之前是否把目光放得太遠(yuǎn)了,而忽視了身邊的鄰居?美國、蘇聯(lián)對金星探測曾經(jīng)富有熱情,但因環(huán)境惡劣,探測器往往很快報(bào)廢。后來,人類就對這顆煉獄星球失去了興趣,把注意力聚焦在了火星,甚至更遠(yuǎn)的太陽系外。人類上一次研究金星上的磷元素,還要追溯到1985年蘇聯(lián)Vega二號(hào)所做的登陸實(shí)驗(yàn)。
目前,下一個(gè)金星探測器排期最前的國家是印度,預(yù)計(jì)在2023年左右發(fā)射。
論文在結(jié)尾部分也提到,這樁懸案最終的解答可能需要現(xiàn)場探測或采樣氣溶膠返回。
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