重大發現!金星大氣中檢測到一種劇毒氣體,或來自金星生命

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重大發現!金星大氣中檢測到一種劇毒氣體,或來自金星生命

作為地球的近鄰,金星的大小和質量也都十分接近地球。然而,金星上的環境與地球天差地別。金星大氣非常稠密,其中96.5%是二氧化碳,表面大氣壓相當於地球表面大氣壓的90倍。

由於大量二氧化碳產生了極端的溫室效應,導致整個金星地表的溫度達到了464 ℃。在這種極端溫度下,任何液態水都不會存在。此前天文學家認為,如同火爐的金星不可能存在生命。

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然而,天文學家在金星上的一個最新重大發現,或將成為人類搜尋地外生命的里程碑。根據《自然天文》(Nature Astronomy)雜誌剛剛公布的一項研究[1],天文學家在金星大氣中檢測到了磷化氫(PH3,或稱膦),含量為一億分之二,這個發現令天文學家激動不已。

那麼,發現磷化氫意味著什麼?為什麼這是一個重大發現?

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對於地球以及金星這樣的類地行星,非生物的自然過程基本上無法產生磷化氫。在地球上,磷化氫要麼是生物產生的,要麼是人類通過化學反應製備出來的。在此之前,地球是唯一一個發現存在磷化氫的岩質行星,因為這裡有生命。

磷化氫與氧氣能夠進行劇烈反應,產生磷酸。磷化氫是一種劇毒氣體,但厭氧微生物並不懼怕,而且地球上自然存在的磷化氫都是由厭氧微生物產生的,科學家並沒有找到其他自然產生磷化氫的方式。

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《天體生物學》(Astrobiology)雜誌在2019年刊載的一項研究[2]指出,磷化氫可以作為系外行星大氣中的生物標誌氣體。磷化氫有三個強烈的光譜特徵,它們可以很容易從其他大氣成分中被分辨出來。

在恆星光的照射下,磷化氫很容易被分解掉。如果能在大氣中檢測出大量的磷化氫,意味著它們必然有一個持久性的來源,這隻能是那裡的厭氧生命所產生的,所以磷化氫被認為是尋找外星生命的重要標誌。

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在此次的新研究中,麻省理工學院、卡迪夫大學的天文學家從金星大氣光譜中,確認了磷化氫的存在,含量為20 ppb。由於金星離太陽非常近,接收到的太陽輻射很強烈,而且金星的大氣是酸性的,所以磷化氫在這種環境中很快就會被反應掉。

如果金星大氣中的磷化氫是在很久之前產生的,目前的天文學家就不可能檢測到它們。因此,金星大氣中的磷化氫都是剛剛產生不久的,而且是在源源不斷地產生。

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對此,天文學家先考慮生命以外的其他可能解釋,包括大氣化學、地表和地下化學、火山從金星內部噴出磷化氫、隕石從外部把磷化氫帶到金星大氣中、金星閃電、金星構造板塊的相互滑動、太陽風。

結果發現,雖然其中一些過程可以產生微量的磷化氫,但比實際發現的磷化氫含量要少幾個數量級,天文學家無法用非生物過程來解釋金星大氣中異常豐富的磷化氫。也就是說,金星大氣中的磷化氫有可能是金星生命產生的。

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事實上,先前研究已經表明,金星大氣中存在複雜的化學環境,那裡有著合適的溫度和氣壓,有條件孕育出生命。未來,人類可以發射探測器到那裡直接搜尋金星生命。如果最終能夠證明金星大氣中存在生命,這項研究無疑會成為人類尋找外星生命的起點。

參考文獻

[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.