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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:金星大气层探测到磷化氢,可能存在生命?我们问了问天文专家  新京报讯(记者 张璐)9月14日,欧洲南方天文台发布消息称,一个国际天文学家团队在金星大气层中探测到了磷化氢的踪迹。分析认为,金星上可能存在未知的光化学过程,另一种判断是,这些磷化氢可能来自某种形式的生命。该研究刊登在近期的《自然·天文学》期刊上

  原标题:金星大气层探测到磷化氢,可能存在生命?我们问了问天文专家

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  新京报讯(记者 张璐)9月14日,欧洲南方天文台发布消息称,一个国际天文学家团队在金星大气层中探测到了磷化氢的踪迹。分析认为,金星上可能存在未知的光化学过程,另一种判断是,这些磷化氢可能来自某种形式的生命。该研究刊登在近期的《自然·天文学》期刊上。

  什么是磷化氢?为什么能据此判断金星可能存在生命?就此,新京报记者对话了南京大学天文与空间科学学院副教授刘慧根。

  磷化氢是怎么被发现的?

  新京报:国际天文学家是怎么探测到磷化氢的?

  刘慧根:论文披露,2017年,团队首先利用架设在夏威夷的JCMT射电望远镜对金星进行了观测,本意是检验金星大气模型,结果意外发现了磷化氢的踪迹。为了检验结果,2019年,他们又通过架设在智利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。

  分子的探测一般用光谱进行,因为不同的分子会在不同的特征波段上产生吸收信号,吸收的特征波长和分子种类密切相关。这次也是利用射电波段的光谱探测,看到了磷化氢在1.126毫米波长上的吸收,所以探测到了磷化氢的分子。

  新京报:什么是磷化氢,它是怎么产生的?

  刘慧根:磷化氢是一种有毒气体,从天体生物学来说,磷化氢来源有两大类:一个是生物性来源,比如地球上部分哺乳动物的肠道或者粪便中会产生一些还原性气体,其中就包括磷化氢、甲烷等,主要由厌氧条件下的微生物产生。

  还有一类是非生物来源,例如火山喷发等地质活动从星球内部释放的,除了磷化氢,也包括二氧化硫、二氧化碳等气体。此外,大气中的闪电、紫外辐射,也会让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《自然·天文学》官网发布的论文。网络截图

  有磷化氢就代表有生命?

  新京报:为何探测到磷化氢,就能推断金星大气层可能存在生命?

  刘慧根:这就牵扯到磷化氢的稳定性,磷化氢还原性很强,很容易和其他物质发生反应,生成诸如磷酸盐等更稳定的物质,或者很快受到光子作用而分解。但是科学家观察到磷酸盐在金星大气中持续存在,这需要一个持续的来源,不断补充大气中损失的磷化氢,使磷化氢聚集到一定的浓度(才会被观察到)。

  磷化氢有生物和非生物的两种来源。基于现有的数据、对已知的磷化氢产生机制做了讨论,论文认为所有非生物的来源并不足以让金星大气中的磷化氢聚集到目前的浓度。

  论文提到,探测到金星大气的磷化氢浓度是10亿分之20,即每10亿个分子中仅有20个磷化氢分子,是非常小的量。如果按照非生物来源做估计,大气中能够产生的磷化氢浓度比现在探测到的浓度还要低4-5个数量级。所以大家会认为,磷化氢有可能是生物性的来源。

  新京报:这是一个确定的结论吗?

  刘慧根:关于金星大气中磷化氢的来源,目前尚有争论,因为研究文章刚发表,还有很多不同的声音。有观点认为,有生命存在,所以产生了磷化氢;也有观点认为,在金星的复杂环境下,可能还有我们尚不了解的磷化氢的非生物来源机制,也能解释现在观测到的磷化氢浓度。

  我觉得最好还是让子弹飞一会儿,未来一段时间,大家会进行很多细致研究,提出各种模型来解释和预测,看哪种观点能得到广泛认可。

  如果金星存在生命,意味着什么?

  新京报:金星是一颗怎么样的星球?

  刘慧根:金星是一颗类地行星,质量、半径和地球都很接近,金星大气质量大概是地球大气质量的100倍。金星周围有浓密的大气,只有借助射电望远镜才能穿过这层大气,看到金星表面的本来面目。

  金星是离太阳第二近的行星,但温度比距离太阳最近的水星还要高,平均表面温度可达500℃。金星大气的主要成分是二氧化碳,也有二氧化硫,大气中的物质循环会形成含硫酸的酸性液滴,所以说金星下的是“酸雨”。

  新京报:如果金星上有生命存在,意味着什么?

  刘慧根:首先是,未来太阳系行星探测的重点方向,会不会从火星转为金星?传统观念认为,火星比金星更“像”地球,因为火星表面温度更接近地球,而金星温度高,因此火星存在生命的可能大于金星。当然,金星大气浓密,在上面着陆探测是很困难的事。此前,苏联尝试过很多次金星探测,大多以失败告终。

  无论金星大气层是否存在生命,随着研究深入,科学家会提出更多的模型和预测,可能掀起一轮金星探测的热潮。和探测到磷化氢相比,能否在金星上发现生命,这是更深远的一个问题,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”的可能性是否更高?

  刘慧根:看我们如何定义高级和低级,生物划分有多种标准,比如单细胞或多细胞、有脊椎或无脊椎等。在金星这种恶劣的环境下,我认为,低等生命存在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,如果不借助科技,环境适应能力远不如低等生命;而“低等生命”如细菌、微生物,形态简单,繁殖速度快,适应环境能力更强。

  新京报:如果在金星上发现微生物,有什么意义?

  刘慧根:意义包括几个方面,如果能在地球以外的地方发现生命,我们可以研究不同于地球环境下的生物的存在形式,生命的定义会得到外延和拓展。

  其次,生命是由低等生命缓慢进化成高等生命的。如果能发现太阳系内的微生物,容易让人联想到,太阳系是否存在过其他文明?这些文明是否踏足过太阳系不同的行星?金星和地球哪个先出现生命?这对于人类认识自身起源和生命的进化,都有重大意义。甚至会有人联想,是否有办法利用这些微生物把金星(或者火星)改造成人类下一个居住地,拓展人类生存空间。

  把目光拓展到更大范围,太阳系之外是否有生命?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态以及产生的生物信号特征,可以帮助我们更有针对性的在系外行星进行系外生命探索。

  新京报记者 张璐

责任编辑:朱学森

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