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作为地球的近邻，金星的大小和质量也都十分接近地球。然而，金星上的环境与地球天差地别。金星大气非常稠密，其中96.5%是二氧化碳，表面大气压相当于地球表面大气压的90倍。 由于大量二氧化碳产生了极端的温室效应，导致整个金星地表的温度达到了464 ℃。在这种极端温度下，任何液态水都不会存在。此前天文学家认为，如同火炉的金星不可能存在生命。 然而，天文学家在金星上的一个最新重大发现，或将成为人类搜寻地外生命的里程碑。根据《自然天文》（Nature Astronomy）杂志刚刚公布的一项研究[1]，天文学家在金星大气中检测到了磷化氢（PH3，或称膦），含量为一亿分之二，这个发现令天文学家激动不已。 那么，发现磷化氢意味着什么？为什么这是一个重大发现？ 对于地球以及金星这样的类地行星，非生物的自然过程基本上无法产生磷化氢。在地球上，磷化氢要么是生物产生的，要么是人类通过化学反应制备出来的。在此之前，地球是唯一一个发现存在磷化氢的岩质行星，因为这里有生命。 磷化氢与氧气能够进行剧烈反应，产生磷酸。磷化氢是一种剧毒气体，但厌氧微生物并不惧怕，而且地球上自然存在的磷化氢都是由厌氧微生物产生的，科学家并没有找到其他自然产生磷化氢的方式。 《天体生物学》（Astrobiology）杂志在2019年刊载的一项研究[2]指出，磷化氢可以作为系外行星大气中的生物标志气体。磷化氢有三个强烈的光谱特征，它们可以很容易从其他大气成分中被分辨出来。 在恒星光的照射下，磷化氢很容易被分解掉。如果能在大气中检测出大量的磷化氢，意味着它们必然有一个持久性的来源，这只能是那里的厌氧生命所产生的，所以磷化氢被认为是寻找外星生命的重要标志。 在此次的新研究中，麻省理工学院、卡迪夫大学的天文学家从金星大气光谱中，确认了磷化氢的存在，含量为20 ppb。由于金星离太阳非常近，接收到的太阳辐射很强烈，而且金星的大气是酸性的，所以磷化氢在这种环境中很快就会被反应掉。 如果金星大气中的磷化氢是在很久之前产生的，目前的天文学家就不可能检测到它们。因此，金星大气中的磷化氢都是刚刚产生不久的，而且是在源源不断地产生。 对此，天文学家先考虑生命以外的其他可能解释，包括大气化学、地表和地下化学、火山从金星内部喷出磷化氢、陨石从外部把磷化氢带到金星大气中、金星闪电、金星构造板块的相互滑动、太阳风。 结果发现，虽然其中一些过程可以产生微量的磷化氢，但比实际发现的磷化氢含量要少几个数量级，天文学家无法用非生物过程来解释金星大气中异常丰富的磷化氢。也就是说，金星大气中的磷化氢有可能是金星生命产生的。 事实上，先前研究已经表明，金星大气中存在复杂的化学环境，那里有着合适的温度和气压，有条件孕育出生命。未来，人类可以发射探测器到那里直接搜寻金星生命。如果最终能够证明金星大气中存在生命，这项研究无疑会成为人类寻找外星生命的起点。 参考文献 [1] Jane S. Greaves, Anita M. S. Richards, William Bains, et al., Phosphine gas in the cloud decks of Venus, Nature Astronomy, 2020, doi: 10.1038/s41550-020-1174-4. [2] Clara Sousa-Silva, Sara Seager, Sukrit Ranjan et al., Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres, Astrobiology, doi: 10.1089/ast.2018.1954. |
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