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金星大氣層探測到磷化氫 可能存在生命?天文專家詳解

http://dailynews.sina.com   2020年09月16日 00:27   新京報

  原標題:金星大氣層探測到磷化氫,可能存在生命?我們問了問天文專家

  新京報訊(記者 張璐)9月14日,歐洲南方天文臺發佈消息稱,一個國際天文學家團隊在金星大氣層中探測到了磷化氫的蹤跡。分析認爲,金星上可能存在未知的光化學過程,另一種判斷是,這些磷化氫可能來自某種形式的生命。該研究刊登在近期的《自然·天文學》期刊上。

  什麼是磷化氫?爲什麼能據此判斷金星可能存在生命?就此,新京報記者對話了南京大學天文與空間科學學院副教授劉慧根。

  磷化氫是怎麼被發現的?

  新京報:國際天文學家是怎麼探測到磷化氫的?

  劉慧根:論文披露,2017年,團隊首先利用架設在夏威夷的JCMT射電望遠鏡對金星進行了觀測,本意是檢驗金星大氣模型,結果意外發現了磷化氫的蹤跡。爲了檢驗結果,2019年,他們又通過架設在智利的大型射電望遠鏡陣列ALMA進行了觀測,確認了磷化氫的存在。

  分子的探測一般用光譜進行,因爲不同的分子會在不同的特徵波段上產生吸收信號,吸收的特徵波長和分子種類密切相關。這次也是利用射電波段的光譜探測,看到了磷化氫在1.126毫米波長上的吸收,所以探測到了磷化氫的分子。

  新京報:什麼是磷化氫,它是怎麼產生的?

  劉慧根:磷化氫是一種有毒氣體,從天體生物學來說,磷化氫來源有兩大類:一個是生物性來源,比如地球上部分哺乳動物的腸道或者糞便中會產生一些還原性氣體,其中就包括磷化氫、甲烷等,主要由厭氧條件下的微生物產生。

  還有一類是非生物來源,例如火山噴發等地質活動從星球內部釋放的,除了磷化氫,也包括二氧化硫、二氧化碳等氣體。此外,大氣中的閃電、紫外輻射,也會讓大氣中的化學物質發生反應,產生磷化氫等物質。

《自然·天文學》官網發佈的論文。網絡截圖《自然·天文學》官網發佈的論文。網絡截圖

  有磷化氫就代表有生命?

  新京報:爲何探測到磷化氫,就能推斷金星大氣層可能存在生命?

  劉慧根:這就牽扯到磷化氫的穩定性,磷化氫還原性很強,很容易和其他物質發生反應,生成諸如磷酸鹽等更穩定的物質,或者很快受到光子作用而分解。但是科學家觀察到磷酸鹽在金星大氣中持續存在,這需要一個持續的來源,不斷補充大氣中損失的磷化氫,使磷化氫聚集到一定的濃度(才會被觀察到)。

  磷化氫有生物和非生物的兩種來源。基於現有的數據、對已知的磷化氫產生機制做了討論,論文認爲所有非生物的來源並不足以讓金星大氣中的磷化氫聚集到目前的濃度。

  論文提到,探測到金星大氣的磷化氫濃度是10億分之20,即每10億個分子中僅有20個磷化氫分子,是非常小的量。如果按照非生物來源做估計,大氣中能夠產生的磷化氫濃度比現在探測到的濃度還要低4-5個數量級。所以大家會認爲,磷化氫有可能是生物性的來源。

  新京報:這是一個確定的結論嗎?

  劉慧根:關於金星大氣中磷化氫的來源,目前尚有爭論,因爲研究文章剛發表,還有很多不同的聲音。有觀點認爲,有生命存在,所以產生了磷化氫;也有觀點認爲,在金星的複雜環境下,可能還有我們尚不瞭解的磷化氫的非生物來源機制,也能解釋現在觀測到的磷化氫濃度。

  我覺得最好還是讓子彈飛一會兒,未來一段時間,大家會進行很多細緻研究,提出各種模型來解釋和預測,看哪種觀點能得到廣泛認可。

  如果金星存在生命,意味着什麼?

  新京報:金星是一顆怎麼樣的星球?

  劉慧根:金星是一顆類地行星,質量、半徑和地球都很接近,金星大氣質量大概是地球大氣質量的100倍。金星周圍有濃密的大氣,只有藉助射電望遠鏡才能穿過這層大氣,看到金星表面的本來面目。

  金星是離太陽第二近的行星,但溫度比距離太陽最近的水星還要高,平均表面溫度可達500℃。金星大氣的主要成分是二氧化碳,也有二氧化硫,大氣中的物質循環會形成含硫酸的酸性液滴,所以說金星下的是“酸雨”。

  新京報:如果金星上有生命存在,意味着什麼?

  劉慧根:首先是,未來太陽系行星探測的重點方向,會不會從火星轉爲金星?傳統觀念認爲,火星比金星更“像”地球,因爲火星表面溫度更接近地球,而金星溫度高,因此火星存在生命的可能大於金星。當然,金星大氣濃密,在上面着陸探測是很困難的事。此前,蘇聯嘗試過很多次金星探測,大多以失敗告終。

  無論金星大氣層是否存在生命,隨着研究深入,科學家會提出更多的模型和預測,可能掀起一輪金星探測的熱潮。和探測到磷化氫相比,能否在金星上發現生命,這是更深遠的一個問題,需要更多的觀測證據來證實或證僞。

  新京報:如果金星上有生命,“低等生命”的可能性是否更高?

  劉慧根:看我們如何定義高級和低級,生物劃分有多種標準,比如單細胞或多細胞、有脊椎或無脊椎等。在金星這種惡劣的環境下,我認爲,低等生命存在的可能性遠遠大於高等生命。因爲地球上的“高等生命”,比如人類,如果不借助科技,環境適應能力遠不如低等生命;而“低等生命”如細菌、微生物,形態簡單,繁殖速度快,適應環境能力更強。

  新京報:如果在金星上發現微生物,有什麼意義?

  劉慧根:意義包括幾個方面,如果能在地球以外的地方發現生命,我們可以研究不同於地球環境下的生物的存在形式,生命的定義會得到外延和拓展。

  其次,生命是由低等生命緩慢進化成高等生命的。如果能發現太陽系內的微生物,容易讓人聯想到,太陽系是否存在過其他文明?這些文明是否踏足過太陽系不同的行星?金星和地球哪個先出現生命?這對於人類認識自身起源和生命的進化,都有重大意義。甚至會有人聯想,是否有辦法利用這些微生物把金星(或者火星)改造成人類下一個居住地,拓展人類生存空間。

  把目光拓展到更大範圍,太陽系之外是否有生命?這也是人類關心的問題。通過研究太陽系不同行星的生命形態以及產生的生物信號特徵,可以幫助我們更有針對性的在系外行星進行系外生命探索。

  新京報記者 張璐

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