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金星云层中的生命?可能没有。

天文学家曾认为他们在金星云层中探测到了磷化氢——一种常由微生物产生的气体。一项新研究表明,当时的分析是不正确的。

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2020年,天文学家表示他们在金星云层中探测到了磷化氢。在地球上,这种有毒气体常由微生物生命产生。图片来源:NASA/JPL-Caltech

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一项针对金星云层的新研究可能会让人们对在地球的“地狱邻居”上寻找生命抱有的希望破灭。

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去年九月,当研究人员发现漂浮在金星云层中的一种名为磷化氢的化学物质时,引发了媒体的狂热。磷化氢是一种有毒气体,通常在地球上是微生物生命的副产品(尽管也存在一些自然来源)。这一发现让天文学家们措手不及。在没有生命的情况下,他们无法根据我们目前对金星的理解来解释磷化氢的过量存在。

“我们有可能在金星云层中探测到某种生命有机体,”领导该英国团队的卡迪夫大学天文学家简·格里夫斯在宣布发现时说道。“这非常令人兴奋,而且确实非常出乎意料。”

这就是为什么磷化氢的发现会引起兴奋,同时也伴随着大量的怀疑。一些人猜测,这是否仅仅是探测错误。甚至研究人员自己也警告说,可能存在某种未知的化学反应可以解释磷化氢的存在,即使我们尚未完全理解。

现在,一项新的、详尽的分析得出了一个完全不同的结论。在即将发表在《天体物理学杂志》上的一项研究中,另一组天文学家表示,那个信号根本不是来自磷化氢。相反,它来自二氧化硫,另一种不能指示生命的有毒气体。

争议爆发

由于金星拥有压倒性的浓厚大气层,其地表温度足以熔化铅,高达近900华氏度(480摄氏度)。然而,随着海拔升高,温度最终会达到一个对人类来说非常舒适的“金发女郎”温度。这启发了卡尔·萨根等科学家思考生命是否能在金星云层中生存。近年来的一系列发现也为这一观点提供了更多支持。

这个故事的最新篇章可以追溯到2017年,当时一个英国团队使用夏威夷的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦尔望远镜观测金星。他们的目标是探测一种不常见的生物标志物——磷化氢。然而,即使发现了,他们也感到惊讶。

该团队持怀疑态度,花了接下来的18个月试图排除他们的探测结果。他们转向了另一个射电望远镜——位于智利的一个名为阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)的巨大射电望远镜阵列——来复查麦克斯韦望远镜的结果。他们也在ALMA的观测数据中发现了磷化氢信号。正是在那时,他们决定发表他们的研究成果。

这张由ALMA拍摄的金星图像叠加了来自智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(白色)和夏威夷詹姆斯·克拉克·麦克斯韦尔望远镜(灰色)的光谱数据。天文学家最初声称信号强度的下降是由于金星云层中的生物标志物磷化氢吸收了无线电波,但一项新分析表明罪魁祸首是二氧化硫。(图片来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Greaves et al. & JCMT (East Asian Observatory))

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

然而,不久之后,该团队意识到他们犯了一个错误。在2020年11月发布的一项对他们初步结果的重新分析中,他们宣布他们的新解释表明金星大气中的磷化氢含量远低于他们最初的估计。不过,他们表示,信号仍然存在。

在此后的几个月里,其他天文学家一直在寻找可以证实或证伪这一令人费解的发现的证据。一个团队使用夏威夷莫纳克亚山的一架望远镜进行了额外的观测,但未能辨别出磷化氢的信号。另一个团队使用了早期金星探测器的数据,发现了一些可能是磷化氢的迹象。但最终,他们未能证实最初的结果。

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现在,华盛顿大学的一组研究人员表示,他们已经完成了对磷化氢信号的详尽重新分析。他们得出结论,这很可能根本不是来自磷化氢。

这些天文学家认为,最初的团队犯了一个错误,观测到的信号实际上是由二氧化硫引起的——这是一种吸收与磷化氢相似波长光线的气体。二氧化硫是一种刺鼻的气体,我们很熟悉,因为它闻起来像烧焦的火柴;但它通常不与生命相关。

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金星上的生命?

为了重新分析最初团队的结果,这个新的团队(其中还包括一些NASA科学家)利用了金星大气的计算机模型。

他们输入了来自地面望远镜和访问该行星的各种航天器的数十年观测数据。然后,研究人员模拟了条件,并确定了会进入金星浓厚大气层的各种化学物质。

了解每种化学物质以其独特的方式吸收光波长——赋予其特定的光谱特征——这一点很重要。但有时,某些化学物质可能难以与其他化学物质区分开来。该模型使这些最新的研究人员能够重新分析第一个团队的初步光谱观测,然后将其与多年来其他仪器检测到的数据进行比较。他们的结果表明,有问题的信号不是来自磷化氢,而是来自二氧化硫。考虑到二氧化硫是金星大气中最常见的化学物质之一,这似乎说得通。

最新团队还发现,该信号最有可能根本不是来自最初研究人员认为的高度;它来自更高的中层大气。中层大气存在于距离行星表面约50英里(80公里)处,那里的太阳辐射会几乎立即摧毁高度脆弱的磷化氢。

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事实上,如果要在金星的中层大气中形成那么多的磷化氢,它必须以比光合作用向地球大气输送氧气快大约100倍的速度注入。

那么,这是否排除了生命可能存在于金星上的想法?远非如此。

即使磷化氢信号并非真实,仍然有希望可以保留。金星在特定高度仍然存在“金发女郎”温度和压力范围。仅仅因为有理由怀疑最新的金星生命证据,并不意味着在不久的将来不会出现新的证据

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