金星上發(fā)現(xiàn)生命的可能跡象
我們的鄰居金星的藝術(shù)想象，科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)在那里發(fā)現(xiàn)了磷化氫分子，插圖中展示了磷化氫分子。這些分子是由麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡和阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡在金星高空云層中探測(cè)到的。（Credit: ESO/M. Kornmesser/L. Cal?ada & NASA/JPL/Caltech）
“當(dāng)我們第一次在金星的光譜中發(fā)現(xiàn)磷化氫的跡象時(shí)，我們感到震驚!”研究團(tuán)隊(duì)帶頭人、英國(guó)卡迪夫大學(xué)的Jane Greaves如此說(shuō)。利用麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡（JCMT；由位于夏威夷的東亞天文臺(tái)運(yùn)營(yíng)），他第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了磷化氫的跡象。而確認(rèn)他們的發(fā)現(xiàn)則需要使用更靈敏的阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡(ALMA；位于智利，歐洲南方天文臺(tái)是其合作伙伴之一)的45個(gè)天線。這兩個(gè)設(shè)施都以大約1毫米的波長(zhǎng)來(lái)觀測(cè)金星——只有在高海拔的望遠(yuǎn)鏡才能勝任這一任務(wù)。
金星的藝術(shù)想象。（Credit: ESO/M. Kornmesser & NASA/JPL/Caltech）
這個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)（包括來(lái)自英國(guó)、美國(guó)和日本的研究人員）估計(jì)，在金星的云層中磷化氫以很小的濃度存在，大約每10億個(gè)大氣分子中只有20個(gè)。根據(jù)其觀察，他們進(jìn)行了計(jì)算，看看這一數(shù)量是否可能來(lái)自金星上自然的非生物過(guò)程。但各種想到的可能來(lái)源，包括陽(yáng)光、從地表向上吹起的礦物質(zhì)、火山或閃電，都不可能接近這一數(shù)量。研究發(fā)現(xiàn)，這些非生物途徑所能產(chǎn)生的磷化氫至多只有所觀測(cè)數(shù)量的萬(wàn)分之一。
金星地表、云層，以及磷化氫分子的藝術(shù)想象。這些分子漂浮在海拔55到80公里的金星飄動(dòng)的云層中，吸收由較低海拔處產(chǎn)生的部分毫米波。（Credit: ESO/M. Kornmesser/L. Cal?ada）
研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，根據(jù)某些陸地生態(tài)學(xué)，要在金星上產(chǎn)生觀測(cè)到的磷化氫數(shù)量，陸地生物只需要以其最大生產(chǎn)力的大約10%工作。我們知道，地球上的細(xì)菌能制造磷化氫:它們從礦物或生物物質(zhì)中吸收磷酸鹽，再加入氫，最終排出磷化氫。金星上的任何生物體，都可能與它們的地球“表親”截然不同，但它們也可能是大氣中磷化氫的來(lái)源。
在金星云中發(fā)現(xiàn)磷化氫，這雖然令人驚訝，但研究人員對(duì)他們的發(fā)現(xiàn)很有信心。來(lái)自英國(guó)ALMA區(qū)域中心和曼徹斯特大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)成員Anita Richards說(shuō)：“讓我們感到欣慰的是，進(jìn)行后續(xù)觀測(cè)時(shí)，金星與地球的角度正好合適，各種條件很適合ALMA進(jìn)行觀測(cè)。然而，處理這些數(shù)據(jù)卻很棘手，因?yàn)锳LMA通常不用于在金星這樣非常明亮的物體上尋找非常細(xì)微的效應(yīng)。” Greaves領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)發(fā)表在《自然·天文學(xué)》上的研究工作，他補(bǔ)充道：“最后，我們發(fā)現(xiàn)兩個(gè)天文臺(tái)都看到了相同的現(xiàn)象——在對(duì)應(yīng)磷化氫氣體的正確波長(zhǎng)上，觀測(cè)到了微弱吸收?！?/p>
另一位團(tuán)隊(duì)成員、來(lái)自美國(guó)麻省理工學(xué)院的Clara Sousa Silva，已經(jīng)將磷化氫作為系外行星上不依賴氧氣的生命的“生物標(biāo)志”氣體來(lái)進(jìn)行研究，因?yàn)橐话愕幕瘜W(xué)反應(yīng)對(duì)磷化氫的影響很小。她說(shuō):“在金星上發(fā)現(xiàn)磷化氫是一個(gè)意外收獲!這一發(fā)現(xiàn)提出了許多問(wèn)題，比如生物體究竟如何才能在這種環(huán)境下生存。在地球上，一些微生物可以應(yīng)對(duì)環(huán)境中高達(dá)5%左右的酸，但金星云層幾乎完全是由酸構(gòu)成的?！?/p>
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們的發(fā)現(xiàn)意義重大，因?yàn)樗麄兛梢耘懦S多產(chǎn)生磷化氫的方法，但他們承認(rèn)，確認(rèn)“生命”的存在還需要做很多工作。盡管金星高空云層的溫度可以達(dá)到令人愉快的30攝氏度，但它們的酸性強(qiáng)到令人難以置信——大約90%的硫酸，這給企圖在那里生存的微生物帶來(lái)了重大問(wèn)題。
歐洲南方天文臺(tái)天文學(xué)家、ALMA歐洲運(yùn)營(yíng)經(jīng)理Leonardo Testi沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，他說(shuō):“根據(jù)我們目前對(duì)巖質(zhì)行星大氣中磷化氫化學(xué)的理解，金星上磷化氫的非生物產(chǎn)生途徑被排除在外了。確認(rèn)金星大氣層中存在生命將是天體生物學(xué)的重大突破;因此，有必要對(duì)這一令人興奮的結(jié)果進(jìn)行后續(xù)的理論和觀測(cè)研究，以排除巖質(zhì)行星上的磷化氫可能也有與地球上不同的化學(xué)起源的可能性。”
對(duì)金星和太陽(yáng)系外巖質(zhì)行星的更多觀測(cè)，包括使用即將問(wèn)世的歐洲南方天文臺(tái)的極大望遠(yuǎn)鏡（Extremely Large Telescope），可能有助于收集關(guān)于“在這些行星上，磷化氫如何產(chǎn)生”的線索，并有助于尋找地外生命跡象。
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原文地址：https://www.eso.org/public/news/eso2015/
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