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重大发现!金星存在生命?

2020-09-21 08:10   来源: 成都商报   编辑: 董乐   责任编辑: 马兰

金星,太阳系中八大行星之一。

按离太阳由近及远的次序,是第二颗。

据英国《自然·天文学》杂志9月14日发表的一项行星科学最新发现,英国皇家天文学会的科学家在金星的大气层中检测到了磷化氢的存在,并且大气层中磷化氢的浓度超过了非生物机制所能产生的量,因此这可能代表着在金星大气层中存在着某种未知形式的生命。

多家美媒也报道了相关消息。英国卡迪夫大学科学家简·格里弗斯在内的研究团队,于2017年和2019年分别用麦克斯韦望远镜和阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵观测了金星。他们探测到一个只属于磷化氢的光谱特征,并估算出金星云层中的磷化氢丰度为20ppb(浓度单位)。

金星地表温度达465℃~485℃,对生命的存在非常不友好,然而其上层云盖(地表上方约53~62千米处)的环境较为温和。

研究团队研究了所有(磷化氢产生)的可能性:火山、雷击、坠落到大气中的陨石,并最后将它们逐个排除。他们发现,金星上的任何活动都不能产生足以解释他们检测到的磷化氢数量。

研究人员表示:“因此,我们只剩下两种微弱的可能性。一是有些未知的化学反应,我们可能不知道。第二种可能性更有趣,在金星的大气中可能存在某种生命形式,产生了我们探测到的磷化氢。”

值得一提的是,在地球上,磷存在于人类的肠道、一些动物的粪便和其他动物以及微生物中,具有很强的毒性,曾被军队用作化学武器。在美剧《绝命毒师》里,主角Walter White也曾用磷化氢杀人。

但目前金星存在磷化氢只是观察结论,尚未收集到任何样本,该推测尚有待证明。研究人员说,要弄清楚到底发生了什么,科学家们最终可能不得不向金星发射一项任务,对云的化学成分进行采样。

解读 只是一种可能,并非绝对

这次金星发现的PH3(磷化氢)到底是个什么东西呢?为什么大家会如此兴奋?

1、这种气体是生命活动的痕迹

磷化氢是一种无色、剧毒、易燃的储存于钢瓶内的液化压缩气体。这种气体一般很难通过天然的环境来生成。而与之对应的是,这种气体很容易在生物代谢中生成,尤其是在缺氧情况下,来自于厌氧生物。

不过,要是纯粹的天然环境,没有生物的话,生成PH3就有点麻烦了。已知的天然环境中,缺乏足够强的还原剂来直接将磷酸盐转化为磷化氢。正因为如此,大家才认为,这种气体,应该是生命活动的痕迹。

2、可能处于35亿年前的地球时期

基于地球的认知,我们认为,PH3应该是厌氧生物的产物。而这次金星的发现,似乎符合了这个推测。

金星环境并不是大家认为的那么恶劣。比如金星的大气条件不错,温度也还可以,0-60℃,压力也还行,0.4-2个大气压。如果非要对比,假定金星有生命,那么金星的生命可能处于地球这个时期——35亿年前的地球。那个时候,地球上可能有大量的厌氧菌,直到32亿年前,地球才开始有了光合作用大量出现,把氧气释放出来。

3、值得商榷的金标准证据链

那么我们是否可以认定金星就是存在厌氧生物呢?答案是否定的。

首先,我们并没有直接的证据表明金星存在厌氧生物。磷化氢是否可以作为生命的金标准?这一点是值得商榷的。尽管我们一般认为地球上缺乏足够多的还原剂来生成PH3,但是以此来推测金星一定如此,这个证据链是不完整的。

4、假设有厌氧生物

2018年的另一篇研究很有意思,比这篇更加详细。科学家们首先对比了金星和地球的大气光谱情况,发现二者是相反的。

金星的磷化氢浓度不低,这意味着,这不是一种偶然的现象,而且形成如此高浓度,理应是由大量的厌氧生物产生的。金星的大气方式也是有利于生成生命的。金星本身具备了一些客观的可以诞生生命的理化条件,比如硫化物,二氧化碳和水。

于是,科学家们做了一个假设推论:金星可能是有厌氧生物持续生成PH3。最后,寻找地外生命一直是仰望星空的一个重要意义。宇宙这么大,我们理应不孤独。

解读 有希望的发现,符合假设

生命迹象(biosignature)的搜寻是时下一个挺热门的领域。

对于太阳系内的行星,我们还可以发探测器过去直接采样、实验;对太阳系外的行星,我们只能遥远地观测它们的大气层,看看它的光谱特征,来推测那里存在哪些化学成分。

从地球的经验看,氧气、甲烷等生命活动容易产生的气体都是典型的“生命迹象”成分。

但是地球上的氧气是原始海洋中的蓝藻经过数十亿年活动才积累出来的,地球生命也不是一开始就生活在有氧的环境中。所以值得考虑的问题是,在厌氧环境中,生物除了氧气,还会制造些别的什么产物?

2019年,一组天体生物学家考虑了磷化氢(PH3)这种恶臭的气体。

他们提出,磷化氢的性质让它可以满足作为一种生命迹象示踪气体:

1、它的谱线特征很强,而且容易跟其他成分的特征区分开;2、磷化氢很难沉积到气溶胶中;3、最重要的是,人们现在不知道有什么非生命过程可以产生它,它似乎只跟一些厌氧生物的活动相关;4、磷化氢还有一个可以说好,也可以说不好的性质:它很容易被反应消耗掉,所以需要持续大量产生才能维持足够量的存在。

第3点决定了它跟生命活动的强相关;第4点决定了它跟现存生命的强相关。

我(作者)想说的是,这固然是一个看上去很有希望的发现,但是还不能直接说发现了生命。

在金星大气发现了磷化氢气体的存在,只能说这是个符合“金星大气存在厌氧生命”这种假设的现象,但只有什么时候发个探测器,到金星大气里实际采集到了生命标本,才能说在金星上真的找到了生命。

成都商报-红星新闻记者 王拓综合报道

本文综合自知乎问答社区,已经作者授权发表。作者如下:@李雷 中国科学院大学遗传学博士,知乎生物学话题优秀回答者。@刘博洋 西澳大学(University of Western Australia)天体物理学在读博士,科学松鼠会成员、青年天文教师连线创始人。


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