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金星_天文行星|金星成为“网红”的二三事

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编辑：张砚斌
校对：王茸 杨伯顺 王婧彧 张宇辰
美编：崔郁
后台：库特莉亚芙卡 李子琦 徐坤
金星上的
生命“鬼火”
最近最激动人心的消息 ， 可能莫过于“金星上可能存在生命”了 。 该消息不仅引起了天文圈内的轰动 ， 也让我们的日常生活泛起了涟漪 ， 大大小小的媒体平台都对该事件进行了报道 ， 金星一下子就成为了一名“网红” 。
新闻摘要
金星_天文行星|金星成为“网红”的二三事
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JCMT实景图
图片作者：Tom Kert Ukirt
由英国卡迪夫大学Jane Greaves教授领导的国际天文学家团队 ， 于9月14日宣布在金星的云层中发现了一种稀有分子——磷化氢 。 这一发现可能会揭示某种地外的“空中” 生命的存在 。 Jane最早是在2017年 ， 通过位于夏威夷的麦克斯韦望远镜（詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜 ， James Clerk Maxwell Telescope ， 简称JCMT）观测到磷化氢的迹象 ， 她说 “我们最初在金星光谱中发现磷化氢的线索时 ， 感到极其震撼 。 ” 后来 ， 该团队通过ALMA（阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列）进一步追踪并且确定了他们的发现 。 这个新发现发表在9月14日的《自然·天文学》期刊上 。
金星_天文行星|金星成为“网红”的二三事
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右下角为JCMT形象图, 左下角为ALMA形象图 ， 右上角为磷化氢的分子结构图 ， 中间为金星和光谱分析结果图
图片来源：麦克斯韦天文台
金星-真实的炼狱-为什么可能存在生命？
金星是从太阳向外的第二颗行星 ， 地球的姊妹星 ， 在中国文化里被称为太白 ， 启明 ， 或者长庚 。 它有着密度极高的大气层 ， 其中包括大量二氧化碳和极少量的氮 。 就是因为这富含二氧化碳的大气层 ， 外加一层薄薄的二氧化硫 ， 造就了太阳系最强大的温室效应 ， 使金星表面的温度至少达到462℃ 。 再加上金星表面活跃的火山活动所创造的“岩浆火海” ， 把它形容为“炼狱”一点都不过分 。
尽管金星上的条件无法适合任何类地生命生存 ， 但是金星云层中有可能存在适合生命生存的宜居带 。 正如我们周一的文章《在金星上 ， “吸”霾能孕育生命》所提到的 ， 这个云层大概位于距离地表50 ~ 60千米的高度处 。
好巧不巧 ， 存在磷化氢的证据恰恰就是在金星中纬度地区上空50到60千米的地方被发现的 。 所以此消息一出 ， 立刻引起了天文界 ， 科学界 ， 甚至普通吃瓜群众的注意 。
金星_天文行星|金星成为“网红”的二三事
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图像由雷达数据重建
图片来源：Wikipedia
PH3
什么是磷化氢？
化学式：PH3
这是一种无色、剧毒、易燃气体 ， 气味如同乙炔、大蒜、臭鱼 。 但是磷化氢与生命息息相关 。 它与生活在企鹅等动物肠道中的微生物 ， 或生活在沼泽等缺氧环境中的微生物也有所关联 。
如果你对它没有直观的印象 ， 那么你就想象一下鬼火 。 鬼火就是动物骨骼在地下发生的一系列反应 ， 产生了磷化氢 ， 然后漂浮出地面 ， 与空气接触产生的自燃现象 。
PH3
怎么分辨磷化氢？
简而言之 ， 通过光谱分析 。
首先需要介绍一下电磁波 。 电磁波大家都不陌生 。 电磁波分为可见光段和不可见光段 。 如下图所示 ， 人类的肉眼敏感性是十分有限的 。 肉眼所能察觉到的电磁波只占了电磁频谱的一小部分 。
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图片来源：麦克斯韦天文台
不同的分子也有自己的小癖好 。 它们只会吸收掉它们所喜爱的特定波长的电磁波 ， 也就是说 ， 在特定波长处 ， 电磁波的强度会减少 。 这样一来 ， 不同的分子就会在连续的光谱上留下自己的“痕迹” ， 恰似每个人独一无二的指纹 。
而这一次 ， 通过夏威夷的JCMT和智利的ALMA获得的光谱数据 分析 ， 得到的结果就是磷化氢的“指纹” 。
金星_天文行星|金星成为“网红”的二三事
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图片来源：麦克斯韦天文台
PH3
为什么磷化氢可以是地外生命存在的“生物标记”？
磷化氢与“需氧生物”几乎没有什么联系 。 但是科学家发现 ， 磷化氢和厌氧生物有很大的渊源：厌氧生物可以产生磷化氢 。 除此之外 ， 在地球上 ， 磷化氢不能以任何自然的形式大量产生 ， 而且磷化氢容易分解 ， 当观测到它时 ， 便说明在那里有着稳定的磷化氢生产机制 。 所以观测到磷化氢 ， 便很有可能存在着生命 。
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金星的高层大气是磷化氢的温床
图片来源：麦克斯韦天文台
你肯定会问了 ， 磷化氢一定是生物制造的吗 ， 它就不能是非生物环境的产物吗？
是的 ， 科学家也这样想过 。 磷化氢（PH3）由一个磷原子和三个氢原子组成 ， 由于它们的化学性质 ， 它们的聚合需要巨大的能量 。 所以科学团队根据地球上存在的各种情况进行实验模拟 ， 其中包括雷劈（闪电击中） ， 火烧（火山） ， 撞击等 ， 但是结果是否定的 。 只有生命才能制造出可检测到的磷化氢 。 一组数据显示 ， 所有的非生物机制所制造的磷化氢含量只占望远镜所能检测到的磷化氢数量总和的0.01% 。
在地球上 ， 这种气体只有在工业生产中或在无氧环境中繁衍的微生物才会产生 。 但是金星上没有工业 ， 那么唯一的可能性似乎便是微生物了 。
但是 ， 事情并不会这么简单 。 或许金星上存在着某种我们尚不了解的产生磷化氢的机制 。 科学家不能完全排除这个可能 。
另外 ， 尽管金星的高空云层温度达到舒适的30摄氏度 ， 但是金星大气拥有很强的酸性——90%的硫酸 。 如果真的存在生物 ， 它们又是如何生存的呢？它们是如何适应恶劣的强酸环境的呢？
只能说 ， 广袤的宇宙拥有无限的可能 ， 充满了超越人类认知的现象 。 目前一切还只是谜团 ， 答案还要等到未来揭晓 。
最后 ， 让我们一起看看我们“最可爱的人”的全家福 ， 是不是帅气漂亮？
金星_天文行星|金星成为“网红”的二三事
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Jane研究人员全家福
图片来源：麦克斯韦天文台
END
参考文献
1、又臭又毒的磷化氢气体为什么是检测地外生命的标志？
https://xw.qq.com/partner/standard/20200915A0E4CC/20200915A0E4CC00?ADTAG=standard&pgv_ref=standard
2、金星重大发现：高空云层存在磷化氢引发生命猜想
https://www.bbc.com/zhongwen/simp/science-54157848
3、Phosphine gas in the cloud decks of Venus https://www.nature.com/articles/s41550-020-1174-4
4、Venus 金星
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%87%91%E6%98%9F
5、Astrobiology: The Case for Venus
https://web.archive.org/web/20110807004311/http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2003/TM-2003-212310.pdf
6、The Phosphine “Biomarker” Dectection: ExplainedDr. Steve Mairs, Senior Scientist, JCMT/EAO
责任编辑：杨伯顺
牧夫新媒体编辑部
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金星成为地球上天文学家的新宠
火星、欧罗巴（木卫二）、恩克拉多斯（土卫二）：
所以爱会消失 ， 对吗？
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