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金星大气中发现磷化氢,标明有生命存在的或许?

天体生物学家在金星上发现了磷化氢,这种分子被当成生命存在标志。

日本拂晓号勘探器拍照的金星硫酸云层丨图源:AKATSUKI PROJECT TEAM/ISAS/JAXA

高。这种剧毒、易燃且极臭的气体在地球上一般由微生物发生,在天体生物学中被当成生命体符号。研讨人员以为地球的街坊——金星或许有生命存在的痕迹,也或许发生了一系列咱们不知道的光化学或地球化学进程。研讨成果宣布在《天然-天文学》。

这一发现令科学家振奋,由于磷化氢这一物质在地球上参加生命进程,是推陈出新的副产品。磷化氢是由厌氧生物发生的气体,散发出难闻的滋味,到达必定浓度会致人中毒损害。但它也被以为或许对全球的磷循环有重要贡献。别的,磷化氢也有一些工业和农业用处,如熏蒸剂。

事实上,此前科学家曾在气态行星木星和土星中发现过磷化氢,他们发现气态巨行星上的极点环境或许供给能量上的协助,战胜磷原子和氢原子之间的排挤,使其天然构成磷化氢。而在地球上磷化氢仅仅厌氧生物的产品,很难经过一般的地质或大气效果生成,并且这种分子极不安稳,要继续发生才干保持存在,这便是磷化氢被当成生命灯塔的原因。

磷化氢分子丨图源:wiki

金星是素日夜空中最简单见到的天体之一,自古以来就在人类文明中占有无足轻重的位置。比方金星在古罗马神话代表爱与美之神维纳斯,至今生物学上标明女人的符号用的便是金星的占星符号。金星是太阳系中的四个类地行星之一,其质量、体积与地球类似,直径仅比地球小638.4公里。但与地球舒适的环境比较,金星可谓“阴间”,地表条件对生命很不友爱,外表的压力是地球的92倍,温度高达900℃,足以熔化铅块。即便水星才是间隔太阳最近的行星,但地表温度最高的是金星。

论文作者、英国卡迪夫大学教授Jane Greaves和她的团队在2017年用坐落夏威夷的麦克斯韦望远镜观测了金星。作为射电天文学家的Jane Greaves一般把目光放在悠远的星系,首要研讨年青恒星体系的行星,但太阳系后院里的行星也是她重视的方针,调查冥王星、土星和其卫星等,期望能找到生命存在的依据。他们原本没指望能在这儿找到磷化氢分子,仅仅为寻觅系外行星大气物质设定可检测性基准。由于磷更简单与氧结合,金星大气层首要由二氧化碳组成,偏强酸性。这种环境被以为并不适合于磷化氢的发生。但令他们意想不到的是,居然发现了磷的光吸收谱线,团队乃至一度以为是过错信号,但剖析发现只要磷化氢是最有或许的解说。

麦克斯韦望远镜丨图源:WILL MONTGOMERIE/JCMT/EAO

2019年,他们又用坐落智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵进行了调查,该望远镜功能更好,终究他们勘探到归于磷化氢的光谱特征,并估算出金星云层中距地上53公里处的磷化氢丰度为20ppb,是地球大气中浓度的数千倍。虽然十亿分之二十听起来微乎其微,但科学家以为实际上不该该有那么多。在金星高层大气中发现的酸性条件下,一个分子的平均寿命只要16分钟左右。为了抵消这种继续性的损坏,必须有许多安稳的气体来历。

许多科学家标明了这项研讨令人惊奇,华盛顿大学的天体生物学家Michael Wong标明,“这的确是一个令人困惑的发现,由于磷化氢并不契合咱们对金星大气存在化学物质的了解。” 威斯敏斯特大学的天体生物学家Lewis Dartnell以为,“这些气体含量远远高于现在已知办法出产所能解说的水平”。

在地球上,许多能低氧环境中健壮成长的微生物会发生磷化氢。而在间隔金星外表53到61公里的高空,这儿的温度与地球类似,是适合的30摄氏度,有供给生命的根底环境。53年前,美国天文学家、科普作家卡尔·萨根就曾假定这儿存在生命,“虽然金星的外表条件使在那里日子的假定是难以置信的,但金星的云层彻底不同”。

Greaves团队企图找出这些磷化氢的来历。研讨团队调查了各种或许发生磷化氢的方法,包含来自金星地表、微陨星、闪电或云层内部的化学进程。含磷矿藏是磷化氢的一种或许的质料,但它不太或许从行星外表飘至高空。闪电和阳光驱动的化学反响也不能发生满足的气体。地球上火山喷出的磷化氢十分少,咱们相同的进程发生在金星,那么金星上的火山活泼程度要到达地球的200倍以上。

终究,他们无法确认这些微量磷化氢的来历,因此在论文中慎重地提出,磷化氢分子或许由金星上的生命体发生,但勘探到磷化氢无法作为存在微生物生命的有力依据,只能标明金星上或许发生着不知道的地质或化学进程。

该研讨的合著者、麻省理工学院的行星科学家Sukrit Ranjan以为,磷化氢的存在并不必定是生命存在的必定痕迹。磷化氢的化学性质并不为人所知,并且这种气体或许更简单在金星大气中较低的温文层中存在,这样就可以防止太阳光的照耀,而太阳光会损坏磷化氢的光化学反响。还有科学家对磷化氢的光谱信号的实在性发生质疑,由于信号弱小,或许是同频率的人工信号。ALMA天文台John Carpenter指出,长途分子辨认的规范触及检测同一分子的多个指纹,这些指纹在电磁波谱上以不同的频率显现,但该团队没有对磷化氢进行研讨,“他们过程正确,但我不确认是实在的”。

研讨团队以为两个独立望远镜的成果一起呈现计算问题的或许性很小,他们也期望能在其他波段辨认磷化氢,本方案用平流层红外天文台和NASA红外望远镜观测验证,但由于新冠疫情暂时放置。

长期以来,科学家期望从火星上寻觅生命,本年扎堆发射的火星勘探器就有终究断定火星是否有生命的方针。近年来对金星的勘探的确现已很少,现在只要日本拂晓号勘探器在轨迹运转。而前期对金星的勘探标明,大气中某部分对紫外线吸收比预期多,有科学家提出这或许是空气微生物所造成的,但更有或许是含硫化合物存在——微生物发生了硫。调查估测金星还曾有液态水,因此有一些科学家仔细描绘了“金星人”生计或许。现在,这些研讨或许应该被严厉地考虑。作为地球街坊的金星,咱们仍了解很少,至少这儿还有许多不知道的大气化学现象。

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