金星云層中發現磷化氫氣體，是否意味著存在地外生命？
更新時間：2024-05-31 22:41:28作者：佚名
本報記者 崔爽
9月14日金星回應金星能不能孕育生命，有消息證實，《自然天文學》雜志發表了一篇題為《金星云層中的磷化氫氣體》的研究文章。文章顯示，科學家通過望遠鏡在金星云層中發現了磷化氫。磷化氫是一種與地球生命有關的有毒氣體，這種氣體被認為是一種潛在的生物信號，可以作為其他行星和天體存在生命的證據。
地外生命是一個神秘而經久不衰的命題，也是現代科學研究的前沿。“我們是宇宙中唯一的生命嗎？”在中國科學院國家天文臺研究員李迪看來，探索地外文明是自然科學研究的傳統之一，其目的是“幫助認識人類在宇宙中的位置”。此次發現使用的麥克斯韋望遠鏡（JCMT）位于美國夏威夷，是目前世界上最大的單體亞毫米波望遠鏡。2015年2月，東亞天文臺正式接手JCMT的科學運行管理。中國科學院大科學中心是東亞天文臺四個核心成員之一。“在金星大氣中發現磷化氫，是中國科學院管理和運營的海外設備的重大科學成果。”李迪說。
不是生命的確鑿證據
這一發現引起轟動，科學家和公眾都為之興奮。不過，倫敦帝國理工學院天體物理學家戴維·克萊門茨卻謹慎地表示：“這一發現只是間接證據，并不能真正證明生命的存在，但顯然空氣中漂浮著無煙火藥，這可能說明了一些問題。”
磷化氫是什么？它的發現為何與生命聯系在一起？清華大學高等研究院天體物理博士生王卓曉介紹，磷化氫是一種化學活性極強的無機小分子，在地球富氧大氣中，會很快被氧化。如果把磷化氫的生成比作把石頭推上山，需要非常高效、專一的化學反應，才能把石頭推到山頂，但稍有擾動，石頭就會立刻掉下山。因此金星回應金星能不能孕育生命，磷化氫生成難度很大，而且消失得太快，難以被察覺。
“因此，一旦我們觀察到磷化氫，就可以肯定那里一定存在著高效、特異的化學反應，不斷產生磷化氫。但究竟是怎樣的化學反應，我們知之甚少，只知道它是生命活動的結果。”王卓曉說，目前還沒有發現在沒有生命活動參與的自然環境中發現磷化氫的明顯記錄。
研究人員對所有可能的非生命過程做了簡單的估算，發現估算結果不足以解釋觀測結果。這表明磷化氫的來源至少有兩個：一是其他未知的非生命過程釋放出一定量的磷化氫，二是生命活動。
“天體生物學家傾向于把磷化氫看作是一種生命示蹤信號，認為只有生命活動才能產生如此高效的化學反應，并持續產生大量的磷化氫。”王卓曉說，“我們目前還不知道地球以外其他未知的非生命化學反應是否也能產生磷化氫。”因此，研究人員表示，磷化氫可能來自金星上未知的光化學或地球化學過程，也可能來自與地球類似的生命活動。
另外值得一提的是，金星大氣主要由惰性二氧化碳和硫酸等酸性氣體組成，而磷化氫產生后的存在時間相對地球會更長，因此此次發現的意義不在于生命存在的確鑿證據，也可能是金星大氣中存在活躍的未知化學反應的證據。
極端環境只適用于人類
金星被稱為“地獄星球”，表面溫度超過400攝氏度，甚至一些金屬都能融化，氣壓是地球表面大氣壓的40倍，因此王卓曉提到，其表面幾乎不可能存在生命。但發現磷化氫的高度距離金星表面40至60公里，可以稱之為“溫帶”。這里的溫度下降到50攝氏度到0攝氏度，氣壓也下降到1個地球大氣壓左右，所以如果有生命活動，溫帶會是一個非常合適的選擇。“如果有微生物，它們可能懸浮在溫帶，通過氣體凝結和氣化上下移動，獲得不同的溫度，進行不同的代謝反應。雖然金星大氣中沒有氧氣，但至少對厭氧細菌來說不是問題。”王卓曉說。
“金星大氣層的環境并不是特別‘極端’。”李奇強調，極端的定義是針對人類而言的。其實，地球上的生命也非常多樣，比如地衣可以活上萬年，可以在極低的溫度、極少的氧氣，甚至外太空生存。他說：“極端是一個相對的說法，需要一個參照系。馬里亞納海溝的環境可以算作極端，但也有無眼、無陽光的生物生活在那里。高溫、低溫、缺氧、無氧等極端環境下，生命依然可以存在。我們對生命形態還沒有完整的認識。”
因此，在討論金星等天體上的環境是否可能孕育生命時，與其強調環境的極端性，不如探究什么樣的存在形式才可以定義為生命活動。
在李志軍看來，這一發現的真正價值還有待進一步研究。一方面，如何處理和解讀這一新發現的數據值得進一步研究，金星大氣、火星表面或深空是否還存在與生命過程相關的其他成分，都值得進一步探索。另一方面，人類還需要繼續進行深空探索，因為最終還是想看到那片“生命”。
只有深空探索才能提供直接證據
那我們如何知道發現了生命的信號呢？王卓曉介紹，關于生命示蹤物的信號，從化學活性的角度看，氧分子是最好的信號。地球上植物的存在，產生了大量的氧氣。可以估算，如果沒有植物的持續供應，地球上的氧氣在百萬年內就會全部凝固成巖石。因此，只要在其他星球上看到氧分子的信號，就可以肯定存在類似地球的植物生命。
此外，水分子也是一個關鍵的示蹤信號。俗話說“水是生命之源”，具體來說，生物體內幾乎所有的化學反應都是在溶液中進行的。比如我們體內的細胞環境就是液體環境，溶液中的分子可以充分接觸、反應。如果地下有溫泉，這就更是更好的信號了，比如“卡西尼”號探測器從土衛二噴涌而出的溫泉。地球上的生命被我們概括為“碳基生命”，由碳原子組成的有機分子是生命的基本單位，所以有機分子也是很好的示蹤信號。同樣，“卡西尼”號探測器在土衛二噴涌而出的溫泉中，也鑒定出了大量有機分子。
中山大學大氣科學學院教授崔軍表示，由于地球生命普遍以碳為基礎，因此探索地外生命的科學嚴謹方法就是分析碳同位素的比值，也就是碳12和碳13的比值。這是因為非生物起源的碳同位素比值與生物起源的碳同位素比值差別很大，通過這個比值可以判斷是否存在生命活動。
“磷化氫的化學活性比甲烷高得多英語作文，即便我們能證實金星上有磷化氫，這也只是生命存在的間接證據，它也可能是由非生命過程產生的，我們無法確定它是否是由非生命過程產生的，只有向金星發射探測器，在磷化氫存在的位置探測到大氣中的微生物，才能說金星上有生命。”王卓曉說，所以即便我們在火星上看到液態水的蹤跡、地下湖泊、甲烷的信號，也只能是間接證據，只有好奇號或其他火星探測器采樣到生命存在的直接證據，才能證實火星上有生命存在。
目前尚無明確的科學任務繞行或降落在金星上，但磷化氫的發現無疑將推動金星探索任務的發展。未來我們應該會看到探測器在金星大氣層中運行，屆時我們就能確定金星上是否存在生命。
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