2020年9月14日,英国卡迪夫大学教授简·格里夫斯与其同事们在《自然-天文学》杂志上发表的一项研究揭示了在金星大气中,存在磷化氢痕迹所特有的光谱特征。科学家们表示,这种气体的发现意味着金星上可能有生命体存在。磷化氢为什么能作为金星存在生命的依据?外星生命真的远在天边,近在眼前吗?金星又能否成为人类的“后花园”?

一、磷化氢是什么?

(一)磷化氢的理化性质

磷化氢(PH3)是一种无色、易燃、略带腐鱼臭或大蒜味的气体。同时,磷化氢也是一种可被人体吸收相当快的剧毒气体,空气中浓度达到1390mg/m3即可使人迅速死亡。

(二)地球上磷化氢的来源

磷化氢虽剧毒,却与生命息息相关。自然界中,磷化氢有两种产生途径:一种是自然现象,比如闪电和火山活动,但这种途径产生的磷化氢的量十分有限。另一种是生物机制,即在一些厌氧微生物的代谢酶的作用下,还原降解有机磷、无机磷等进而生成磷化氢。地球上,磷化氢排放的重要来源是人类活动:由于其对好氧生物的广泛毒性,磷化氢被广泛应用于杀鼠剂和杀虫剂。因此,在金星这样的岩石星球上,磷化氢的产生很有可能取决于生命,无论是人类还是微生物。

二、磷化氢是怎么在金星大气层被发现的?

格里夫斯教授的团队首先使用夏威夷的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜(James Clerk Maxwell Telescope)在金星上发现了磷化氢,然后利用智利的阿塔卡玛大型毫米波天线阵(Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array)确定了这一物质的存在。磷化氢有一条独特的“吸收谱线”,使这些射电望远镜可以在波长约为1毫米的情况下分辨出它。这种气体可以在金星中纬度地区上空大约50-60公里的高度观测到。

三、“移居金星”可能吗?

(一)“金星生命”的猜想

金星的体积约为地球体积的85.5%,质量约为地球质量81.5%;两者的大小和质量都相差无几。因此,很多人都幻想过,说不定有朝一日人类能移民金星。

尽管金星的大气中充满了硫酸和高浓度的二氧化碳,但在云层的中部,仍存在与地球温度和压力都类似的地带:这里有阳光,水和有机分子,满足微生物生存的一切所需。研究人员推测,在其他类地行星上发现磷化氢,表明可能存在外星生物的新陈代谢。如果磷化氢确实在金星云层中漂浮,那么它的存在表明了两个有趣的可能性:外星生命体巧妙地将磷原子和氢原子连接在一起;或者通过某种完全出乎意料的化学方法,磷化氢在没有生命的情况下被合成了。

(二)人类的“第二家园”?

即使金星大气中存在生命,也只是一些外星微生物,并不意味着金星有着人类能够生存的环境,移民金星更无从谈起。这个危机重重的星球能够以多种方式杀死地球人。

第一个因素就是高温,金星表面的平均温度约为470℃。登陆金星,就相当于进了一个加热的油锅。 第二个因素则是高压,金星表面的大气压大概是地球大气压的92倍,简单打个比方,这相当于在一个人身上压了一辆坦克。再有就是可怕的酸雨,金星上时不时就会下一场规模浩大的硫酸雨,那是真真正正的浓硫酸,能迅速致人死亡。

四、新的旅程

虽然人类目前无法将金星作为“移居星球”,但磷化氢的发现有非凡的科学意义,会成为寻找移居星球和外星生命的新方向。对金星探索的新计划也将提上日程。

其中包括由卫斯理大学的吉尔莫尔(Gilmore)领导并精心设计的多宇宙飞船概念,它将作为下一个十年对太阳系探索的优先事项。 吉尔莫尔(Gilmore)的概念包括几个轨道飞行器和一个基于气球的空中平台,可以仔细研究金星的大气层并寻找生命的迹象。在近期的计划中,名为DAVINCI+的研究金星深层的大气的任务将于2021年进行。

虽然科学技术的进步给了我们对外星生命和移居星球的无限期望,但在目前的条件下,地球仍是我们唯一的家园。不论何时,爱护地球生态环境,保护孕育我们的母星,都是我们义不容辞的责任。

参考资料

[1]金星上有生命?科学家在其大气层中发现微量磷化氢. 中国新闻网. 2020.09.15

[2]溥奎,李胜兵主编,中小学生万有文库  科学·产业,黄山书社,2010.06,第80页

[3]朱子扬,龚兆庆,汪国良主编,中毒急救手册  新世纪版,上海科学技术出版社,2007.06,第1001页

[4] “移居金星”为啥不可能?它的环境恶劣到超乎想象……. 中国新闻网. 2020.09.16

[5]封颖, 王强, 姚子伟, et al. 自然界中磷化氢的分布及影响因素研究[J]. 高技术通讯, 2009, 19(006):650-655.

[6] Clara Sousa-Silva, Sara Seager, Sukrit Ranjan, Janusz Jurand Petkowski, Zhuchang Zhan, Renyu Hu, and William Bains.Astrobiology.Feb 2020.235-268.

[7]Possible sign of life on Venus stirs up heated debate. National Geographic. 2020.09.14

[8]金星重大发现:高空云层存在磷化氢引发生命猜想. BBC NEWS中文. 2020.09.15