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金星上有“生命印记”?

来源:咸宁网 时间:2020-09-29 17:34

就在执行中国首次火星探测任务的“天问一号”飞向火星时,9月14日,一条新的消息将人类的目光聚焦到了金星,对将来的金星探测任务有推动作用。

欧洲南方天文台当天发布的新闻公报称,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,在对其产生原因的分析中,有一种观点认为“可能源于某种形式的生命”。

金星大气层磷化氢来源成谜

根据欧洲南方天文台的消息,来自英国、美国和日本的天文学家组成的国际研究团队根据观测数据推断,金星大气层中存在磷化氢,但浓度很低,大约每10亿个分子中仅有20个磷化氢分子。

什么是磷化氢?人们是如何探测到遥远的金星大气中存在这一成分的?为什么发现磷化氢就意味着“可能有生命存在”?

“磷化氢是一种无色、发臭、有毒的气体。实验室有多种方法合成磷化氢,在温度高达数百摄氏度的气态行星内部,也能够自然反应生成足够多的磷化氢。”中山大学物理与天文学院教授张泳说,地球大气存在着极少量的磷化氢,主要是厌氧微生物新陈代谢和人类工业生产的产物。

地球与金星相距甚远,此次能够发现金星大气层中的磷化氢,就要归功于先进的天文望远镜了。

张泳介绍,不同的分子会在不同的波长处产生特征谱线,磷化氢的大多数谱线都不能穿过地球大气,但在1.123毫米波长处有一条旋转谱线能够到达地球。“也就是说,如果磷化氢在金星大气中大量存在,应该能够在地球观测到位于1.123毫米波长处的吸收线。”

他进一步详解道,在这次发现中,天文学家利用架设在夏威夷的麦克斯韦望远镜(JCMT)对金星进行观测,本意是检测金星大气模型,却意外发现了磷化氢的踪迹。谨慎起见,研究团队在2019年获得了阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA)3个小时的观测时间,对金星进行进一步观测,观测结果证实了磷化氢的存在,ALMA还凭借其强大的空间分辨率揭示了磷化氢在金星大气中分布的细节。

然而,这些磷化氢的来源成为最大谜团。研究团队进行了大量分析,推断是否来自光照、闪电、火山或者从金星表面向上吹至大气层中的矿物质等,但根据已有认识的计算结果均不支持这些来源。

“基于我们现有的知识,在类地环境中的非生物自然过程很难产生磷化氢,所以磷化氢可以作为搜寻地外生命的‘生物标示物’。”张泳介绍,研究人员对于金星上磷化氢的来源目前给出两种解释:一是金星上存在前所未知的光化学过程等;另一种解释则是,金星大气层中的磷化氢可能是某种生物留下的印记。

不过,这些猜测也带来了更多未解之谜。“如果金星上真的存在某种生物,其生存形式可能与地球生命迥然不同,但也能像地球微生物一样制造磷化氢。”该团队分析称。

逐一排查的可能性十分困难 

点燃人们对这一最新发现热情的,正是磷化氢作为“生物标示物”的特殊属性。然而,专家纷纷提醒,探测到生命标志物并不等于探测到生命,“甚至还离得很远”。

“金星大气中漂浮的云滴的环境很长时间以来都被认为适合微生物生存,在这一最新发现中,论文作者检验了几种已知的非生物机制,发现无法解释探测到的磷化氢含量,在此基础上提出金星可能存在生命,但这远非定论。”张泳说。

张泳认为,天文环境十分复杂,与地球环境有很大差异,人们对其认识还很有限,完全有可能某种未考虑或者未知的非生物机制导致生物标示物的大量产生。“因此,科学家必须一一排查各种非生物起源的可能性,这往往是十分困难的。”张泳说。

除此之外,要确定生命存在,还需要探测其他生物标示物作为佐证。中国科学院国家天文台研究员、中山大学教授崔峻指出,地球上的生命绝大多数都是碳基的,因此,通常来说天文学家、地质学家研究外星生命一般是看碳同位素比。此外,还有大量的物质可以与生命联系起来。

据张泳介绍,行星科学中一般关注大气中生物活动能够产生反常丰度(丰度是指一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体总重量的相对份额)的分子,比如氧气、臭氧、甲烷、氧化亚氮等生物标示物,还有生命存活必须的物质,如水等。在对深空的研究中,天文学家还热衷于搜寻跟生命起源有关的复杂有机物,如氨基酸等。同时,磷是组成生物的六大元素之一,除了磷化氢外的其他含磷化合物(如氧化磷、氮化磷)也是天文观测的“热门品种”。

人类金星探测的历史比火星还要长 

月球、金星、火星……人类探测宇宙和外星的热情从未止歇,并且随着科技的进步而不断高涨。尤其是今年七八月间,阿联酋“希望号”、中国“天问一号”、美国“毅力”号火星探测器先后发射升空,火星似乎成为人类走向深空的新方向。美国科技型企业家埃隆·马斯克更是将“人类移民火星”作为远景目标。

“火星与金星是地球的左邻右舍,火星生命话题一直经久不衰,火星探测已经热了很多年。”张泳认为,单凭此次在金星上的新发现还不能够撼动火星的地位。

然而,人类金星探测的历史事实上比火星还要久——上世纪60年代,前苏联就最早尝试探测金星,美国随后也发射过“麦哲伦号”“先驱者号”,紧接着则是欧洲的“金星快车”、日本的“拂晓号”……

如今金星为何“失宠”?其恶劣的环境或许是主要原因之一。

“研究金星最重要的两大科学问题之一,就是金星所谓‘失控的温室效应’。”崔峻说,金星大气中含有大量温室气体,平均表面温度达到500℃,被称为“高温炼狱”;金星的火山等地质活动非常丰富,太阳系已知的最大裂谷大部分在金星;在金星大气层大约50公里高度附近,有一层浓密的由硫酸组成的云,因此金星下的是“酸雨”……

种种迹象都表明,金星似乎并不适合生命体生存。

崔峻说,假若从适宜生命存在和人类生存的角度,目前来看肯定火星更合适。他介绍,人类从上世纪70年代便开始论证改造火星环境的计划,目前已经有一些相对比较成熟的方案,从而让火星变得像地球一样适合生命存在。反观金星,目前并没有这样成熟的方案。

不过,不少专家都一致认为,此次新的发现必定会将人类探索宇宙的部分注意力转移到金星,对将来的金星探测任务有推动作用。

“这项发现能够促进天文学家对金星大气物理化学过程的进一步研究,撇开生命相关的话题之外,也是有重大科学意义的。相信不久会有关于金星大气模型研究的论文大量出现。”张泳说。

谈到人类对外星乃至宇宙的探测热情,张泳认为,探索宇宙、开拓知识疆界是人类超越了基本需求、脱离了实用主义的高级追求。

“研究地外分子可以知道我们的来源,了解宇宙的浩瀚可以明白人类的渺小,搜寻地外的文明可以预见人类的将来。”张泳说,从远古人类围着大火圈跳舞、呐喊以求引起天外生命的注意、筑起高台试图与宇宙交流,到今天人们发明各类探测器、天文望远镜等科学装置……不同时期的人类社会都在建设他们那个时代的“大设备”探索宇宙,亘古不变。从走出非洲到大航海时代,人类对未知世界的探索从未止步。

“人类对外星的探测是为了寻求支配自然的法则,是为了让自己超越物质层面的自我,实现向精神层面的超越。地球相对宇宙空间来说,时间跨度、空间尺度、环境多样性相差太远,人类对终极法则的探究必然转向外星探测。”张泳说。


编辑:胡慧娟

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