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金星大气层探测到磷化氢 可能存在生命?天文专家详解

原标题:金星大气中检测到磷化氢,可能有生命存在吗?我们问了天文专家

新京报(记者张璐)9月14日,欧洲南方天文台宣布,一个国际天文学家小组在金星大气中发现了磷化氢的痕迹。分析表明金星上可能存在未知的光化学过程,另一种判断是这些膦可能来自某种生命形式。这项研究发表在最近的《自然天文学》杂志上。

磷化氢是什么?为什么可以判断金星上可能有生命?对此,新京报记者采访了南京大学天文与[/k0/]科学学院副教授刘惠根。

磷化氢是怎么发现的?

新京报:国际天文学家是如何探测到磷化氢的?

刘惠根:据报道,2017年,该小组首次用设在夏威夷的JCMT射电望远镜观测金星,目的是测试金星的大气模型,意外发现了磷化氢的痕迹。为了测试结果,2019年,他们通过在智利架设的大型射电望远镜阵列ALMA进行了观测,确认了磷化氢的存在。

分子的检测通常是通过光谱进行的,因为不同的分子会在不同的特征波段产生吸收信号,吸收的特征波长与分子种类密切相关。这次在射电波段通过光谱探测观察到1.126 mm波长的磷化氢吸收,所以探测到磷化氢分子。

新京报:磷化氢是什么,是怎么产生的?

刘惠根:磷化氢是有毒气体。从天体生物学的角度来看,磷化氢的来源有两种:一种是生物来源,例如地球上一些哺乳动物的肠道或粪便中会产生一些还原性气体,包括磷化氢和甲烷,主要是微生物在厌氧条件下产生的。

还有一种非生物来源,比如火山爆发等地球内部释放出来的地质活动,包括二氧化硫、二氧化碳等除磷化氢以外的气体。此外,大气中的闪电和紫外线辐射也会导致大气中的化学物质发生反应,产生磷化氢等物质。

《自然·天文学》官网发布的论文。网络截图

磷化氢意味着生命?

新京报:为什么通过探测磷化氢可以推断金星大气中可能存在生命?

刘惠根:这涉及到磷化氢的稳定性,磷化氢的还原性很强,很容易与其他物质反应生成磷酸盐等更稳定的物质,或者在光子的作用下迅速分解。但科学家观察到,磷酸盐在金星大气中是连续存在的,需要一个连续的来源来不断补充大气中流失的磷化氢,使磷化氢聚集到一定浓度。

磷化氢有两个来源,生物的和非生物的。根据现有数据,讨论了磷化氢生产的已知机理。认为所有非生物源都不足以使金星大气中的磷化氢聚集到目前的浓度。

文中提到金星大气中的磷化氢浓度是十亿分之二十,即每十亿个分子中只有20个磷化氢分子,这是一个很小的量。如果根据非生物来源估计,大气中能够产生的磷化氢浓度比现在检测到的浓度低4-5个数量级。因此,人们会认为磷化氢可能是一种生物来源。

新京报:这是一个确定的结论吗?

刘惠根:目前关于金星大气中磷化氢的来源还存在争论,因为研究文章刚刚发表,众说纷纭。有人认为有生命,所以产生磷化氢;还有一种观点认为,在金星复杂的环境中,可能存在一种我们还不知道的磷化氢的非生物起源机制,这也可以解释现在观测到的磷化氢浓度。

我觉得还是让子弹飞一段时间比较好。未来我们会做大量细致的研究,提出各种模型进行解释和预测,看看哪个观点能被广泛认同。

如果金星有生命意味着什么?

新京报:金星是一颗怎样的行星?

刘惠根:金星是类地行星,质量和半径都和地球很接近。它的大气质量大约是地球的100倍。金星周围有稠密的大气层。只有借助射电望远镜,我们才能穿过这个大气层,看到金星的真实表面。

金星是距离太阳第二近的行星,但它的温度甚至比距离太阳最近的水星还要高,平均表面温度可以达到500℃。金星大气的主要成分是二氧化碳和二氧化硫,大气中物质的循环会形成含有硫酸的酸滴,所以被称为金星下的“酸雨”。

新京报:如果金星上有生命,意味着什么?

刘惠根:首先,未来太阳系探索的行星重心会从火星转移到金星吗?传统上,火星比金星更“像”地球,因为火星的表面温度更接近地球,而金星的温度更高,所以火星上的生命可能比金星多。当然,金星大气稠密,很难在上面着陆。在此之前,苏联曾多次尝试探索金星,但大多都失败了。

无论金星大气中是否存在生命,随着研究的深入,科学家们都会提出更多的模型和预测,这可能会掀起一波金星探索的浪潮。相对于磷化氢探测,金星上能否发现生命是一个影响深远的问题,需要更多的观测证据来证实或证伪。

新京报:如果金星上有生命,“低等生命”的可能性更高吗?

刘慧根:看我们怎么定义高级和低级,生物的划分有很多标准,比如单细胞还是多细胞,脊椎动物还是无脊椎动物等等。在金星恶劣的环境下,我认为低等生命的可能性远远大于高等生命。因为地球上的“高等生命”,比如人类,如果不依靠科技,其环境适应能力远不如低等生命;而“低等生物”,如细菌、微生物,形态简单,繁殖速度快,适应环境的能力更强。

新京报:如果金星上发现了微生物,有什么意义?

刘惠根:意思包括几个方面。如果能在地球之外发现生命,我们就可以研究不同于地球环境的生物的存在形式,生命的定义也就得到延伸和拓展。

其次,生命从低级生命慢慢进化到高级生命。如果能在太阳系找到微生物,很容易想到太阳系的其他文明。这些文明有没有踏足过太阳系的不同星球?金星和地球哪个先来?这对人类认识自身的起源和生命的进化具有重要意义。甚至有人可能会思考,是否有办法利用这些微生物将金星(或火星)改造成下一个人类居住地,拓展空人类生存的空间。

放眼更广的范围,太阳系外有生命吗?这也是人类关心的问题。通过研究太阳系不同行星的生命形式及其生物信号特征,可以帮助我们更有针对性地探索系外行星的系外生命。

新京报记者张璐

主编:朱学森

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