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磷化氢,金星生命,和…弯道超车?

2020-09-17  zglp

 01 
    发现了什么?

Cardiff大学Jane Greaves及其合作者们在金星大气中发现了磷化氢(PH3),含量约20 ppb(1 ppb = 十亿分之一)。


来源:维基

这一成果发表于2020年9月14日的《自然·天文》杂志。



然而,因为一些事故式信息泄漏(据传MIT的人手滑提前在油管发布了视频,但肯定很多媒体也已经提前拿到了预印本),这一消息在文章正式发表之前就被媒体疯狂报道了于是就有了大新闻先出来了paper还没看到的蜜汁景象。


 02 
    用什么发现的?

用了两组独立的金星观测数据,通过光谱观测判断大气中存在某种成分:


- 夏威夷JCMT望远镜(James Clerk Maxwell Telescope),2017年6月
- 智利的ALMA望远镜(Atacama Large Millimeter Array ),2019年3月

也就是说可信度是比较高的,虽然后续其他望远镜的验证依然有必要,但不太可能是观测错了东西。
 03 
    磷化氢是地外天体上首次发现么?

不是。早在1975年,天文学家们就已经在土星大气中发现PH3了,之后在木星大气中也有发现这个。


大气中的PH3,并不是金星所独有。


但木星土星大气都是还原性环境,PH3在这种环境里并不难存续。

 04 
   那这次金星上的发现的PH3重要么?重要在哪里?

重要。


岩质天体大气中的PH3是目前认可的一种生物标志物(biosignature),按我们目前的认知,地球大气中的微量PH3全部都和人类活动或者微生物活动有关。这意味着我们在内太阳系地球以外的岩质行星上确认发现了一种新的生物标志物。

另一方面,PH3在金星这种氧化性环境中易发生反应,难以稳定存在,这就意味着金星至今还有稳定的机制在生产PH3。


但Greaves及其合作者们认真探讨了目前能想到的所有可能的非生物机制,例如闪电、火山活动、陨石撞击…但都无法解释观测到的这么高含量。


然后呢?

 05 
   生物标志物 ≠ 生命痕迹

然而,生物标志物是一个很有点宽泛的生命指标。


我们【以地球认知为唯一样本】寻找到的任何和现在或者过去的生物强相关的物质成分都可以叫做生物标志物,例如:


- 地球上的氧气。地球能有如此大量而稳定的氧气,是因为有生物的光合作用持续产生氧气。
- 火星上的甲烷。地球上甲烷大多是生物活动产生的,而甲烷又易被紫外辐射分解,所以火星大气里稳定存在的(微量)甲烷意味着火星至今依然有稳定的甲烷供给。

也就是说,如果我们在其他星球上发现了这些生物标记物,至少意味着可能存在类似地球生命的运作机制,这是我们探索太阳系内其他天体上的生命,以及探索系外行星上生命的常用思路。


这次金星大气中发现的PH3也是类似的逻辑:PH3作为一种重要的生物标志物,是可以作为金星有存在生命的可能性的一个有利证据的,但绝不意味着已经在金星发现了生命痕迹

甚至从某种程度上来说,我们必须从逻辑上承认一个事实:

“生物标志物的存在”和“生命的存在”,是既不充分也不必要的关系。

 06 
   PH3会是优秀的生物标志物么?

一种生物标志物和生物的相关性越强,除了生物活动之外越不太可能有其他机制产生,就意味着它是越优秀的生物标志物。


这也意味着,我们认知水平的提升会帮助我们不断筛选生物标志物。

这次的金星论文里也说的很清楚:本次发现仅仅意味着,发现了未知成因的PH3,这当然可能意味着有金星大气中漂浮着厌氧微生物,但更可能的是:

还有其他未知的光化学或者地质化学过程会稳定产生PH3。(事实上已经有化学家不忿地表示不需要生物活动也完全可以!你们行星科学家还需要学习一下!)嗯,请你们充分掰头   


说白了,我们对太阳系、对宇宙的认识还太少了。



“我们并没有在说我们已经发现了金星生命”“我们只是在说我们在金星大气中发现了成因成谜的磷化氢:或许是新的化学机制产生的,也有可能是生物活动产生的”

 07 
   如何进一步证实金星PH3和生命活动的相关性?

通过发射探测器实地采集和分析大金星气样本。


这意味着,原本爹不疼娘不爱谁都不想给钱的金星探测任务…可能会突然变得容易立项了


金星探测器赶紧安排上,明年的发现级项目竞标考虑一下咯原本最没有希望的“达芬奇+”任务似乎有机会了(详见:金星、木卫一,还是海卫一?)。


以及网友纷纷表示,可怜的火星可能突然被“弯道超车”了。


“火星上的水”

“金星大气中的磷化氢”


但,探测器也不会那么容易得到我们想要的结论。
发现生命相关的证据,容易。
证实探索到生命,远比我们想象的难太多了。


如果说,我们这四十多年来对火星生命的不懈探索真的告诉了我们什么的话,那一定是:即使是在一颗环境比较温和,着陆任务相对容易抵达并开展工作,已经确认发现了水、丰富有机物、多种生物标志物和适宜生命存在的环境,已经展开了多年实地采样分析(想刨土刨土,想打洞打洞…)的星球上,确认过去或者现在确实存在(过)生命的实锤都尚且如此困难

那么对金星这样环境恶劣、难以实地探测的星球,我们更应该做好充分的持久战心理准备——我们是几乎不可能仅仅通过几次探测任务就迅速得到答案的。


怀抱希望,谨慎求索。对金星如此,对土卫二、土卫六、木卫二、谷神星……亦然。


来源:行星事务所

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