一颗被云层覆盖的星球 :NASA水手10号飞船拍摄的金星图像。
近日英国卡迪夫大学的一个小组分别在夏威夷用詹姆斯·克莱克·麦克斯韦望远镜和智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列望远镜在金星的云层中发现了磷化氢。
这是一个非常令人着迷的发现,因为磷化氢在地球上是仅由微生物而非其它方法产生的一种气体,因此被认为是生命活动存在的强烈标志。这一发现也许是迄今为止地球以外存在生命的最有力证据。
通过寻找磷化氢来寻找其它世界存在生物特征的想法是由麻省理工学院的克拉拉·索萨·席尔瓦领导的天文学家于2019年提出的,磷化氢是一种源自磷的分子,是RNA和DNA的重要组成部分。在地球上,它是由厌氧细菌产生的,厌氧细菌是不需要氧气的微生物。它们吸收磷酸盐矿物质并将其与氢结合,在此过程中释放出磷化氢。更重要的是在地球上磷化氢不是通过任何已知的地质过程产生的。
苏萨-席尔瓦的工作解决了天文学家如何在类地行星的大气中检测磷化氢的问题。现有的结论是,由于在类地行星上尚无其他过程会产生磷化氢,因此磷化氢的存在将成为确定的生物标记。
但金星的环境和地球完全不同。其表面平均温度为460摄氏度,并且有90倍于地球的气压。金星的浓密大气几乎完全由二氧化碳构成,上面充斥着硫酸云层。在这些极端条件下,某些未知的化学反应可能会产生磷化氢。
不过在金星上产生磷化氢有一个问题是氢元素的缺乏。磷化氢由键合到三个氢原子的磷原子形成。在太阳系中,木星和土星能够通过非生物过程产生磷化氢。这是由于这些行星在高温和内部深处的高压条件下有大量氢可用。因此生产磷化氢是一个相对简单的过程,然后可以通过对流将磷化氢排入其上部大气。但金星几乎没有氢,很难设想出一种非生物的方法来生产磷化氢。此外,即使发生了某些地质反应,加上所有可能的来源,例如火山和有利矿物质的存在,它仍然会比观测到的磷化氢丰度低一万倍。
尽管金星普遍处于地狱状态,但它的大气层上端环境要好得多,包括金星地表以上47–60 km,温度范围为0至100摄氏度,大气压平均约为地球表面气压。但是,金星云层也对生命构成危害:目前尚不清楚微生物在95%硫酸条件下如何生存。
迄今我们需要更多的观察结果,非常需要通过其他方法来确认磷化氢的存在。有人建议,未来前往金星的飞行任务可以包括气球或有翼飞行器,以探索这一潜在宜居的大气区域。同时,美国宇航局正在考虑未来对金星的两次飞行,一次从轨道研究行星,主要使用合成孔径雷达进行观测,另一次将是一个在金星大气层中工作的探测器。利马耶说:“雷达应该能够提供有关表面上液态水存在的一些线索,而更为关键的是,探头可能能够对云成分进行采样并寻找磷化氢的存在。”如果磷化氢确实被证明是生物起源的,那将意味着令人惊讶的是,金星将是地球之外第一个被发现具有生命的行星。
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