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金星(pixabay)
金星(pixabay)

人類尋找地外文明史上最重大的發現:NASA在金星上發現疑似生命跡象

【希望之聲2020年9月18日】(編輯:田喆)在大氣層有毒且溫度逾攝氏479度的金星,可能存在外星生命?最新研究顯示,金星大氣層中含有被視爲「生物標記」的磷化氫,代表金星可能存在生命或學界尚不瞭解的化學反應。這被喻爲是尋找外星生命上「迄今最重大的發展」,也讓搜尋外星生物的目光,轉向長期以來被忽略的金星

近日,研究人員在《自然 - 天文學》雜誌上發表論文稱,他們在金星的大氣層中發現了磷化氫(PH3),這種氣體被認爲是一種潛在的 “生命跡象”。許多人都對這一消息感到震驚。這一發現無疑將重新喚起科學界對金星的興趣。那麼,對於這個距離我們最近的行星鄰居,未來會發生什麼呢?科學家又將如何確定金星的雲層中是否存在生命?

研究主要作者、卡地夫大學天文學家葛瑞芙斯表示,這是首度在地球以外的岩石行星發現磷化氫,「我非常意外,事實上,簡直驚呆了。」地球上的磷化氫多是由缺氧環境中繁殖的細菌或工業產生。

研究人員說,在地球上,磷化氫只有兩種形成方式。其一是在工業過程中人爲生產,包括在一戰中用作化學武器。另一種方法則產生於動物和微生物中我們尚未理解的機能運作下。池塘底部,獾的內臟和企鵝的糞便中也存在這種物質。

磷化氫(public domain)
磷化氫是一種危害環境的氣體(public domain)

該項研究的共同作者、麻省理工學院行星科學家席格爾(Sara Seager)說,研究團隊研究了所有(磷化氫產生)的可能性:火山、雷擊、墜落到大氣層中的隕石,並最後將它們逐個排除。

他們發現,金星上的任何活動都不能產生足以解釋他們檢測到所產生數量的磷化氫。席格爾補充說:「因此,我們只剩下兩種微弱的可能性:一是有些未知的化學反應,即我們不知道的化學反應。第二種更有趣的可能性是:在金星的大氣中可能存在某種生命形式,產生了我們探測到的磷化氫。」

根據這項研究,磷化氫可能來自某種微生物,且最有可能是單細胞生物。然而,金星表面的溫度約爲800度(攝氏425度),這意味着地表不存在任何形式的水。爲瞭解釋生命是如何在這個不宜居住的星球上生存的,席格爾和他的同事們提出了一個可能的設想。

研究小組認爲,所有的生命活動都可能發生在距離地面50公里、厚厚的二氧化碳雲層中。那裏的溫度大約在室溫左右,或者稍高一些,大氣壓也和地球相同。這些微生物可能生活在雲層中的硫酸液滴內。當金星酸雨期間硫酸液滴下落,這些微生物可能會脫水,然後被吸收進雲層中的另一個液滴內並復活。

磷化氫是一種易燃氣體,一種無色、劇毒、有魚腥臭味的氣體。通常而言,在搜尋地外生命時,磷化氫並不是天體生物學家關注的焦點。然而,這篇新論文的發表使情況發生了變化。

磷化氫易燃(public domain)
磷化氫是一種易燃氣體(public domain)

磷化氫由 1 個磷原子外加 3 個氫原子組成,在地球上,該氣體主要是由能在缺氧環境中生長的微生物產生。考慮到金星的環境條件對生命而言過於惡劣,能在這個星球上發現大約 20ppb 的磷化氫簡直可以說是巨大的驚喜。理論上,由於大量的紫外線照射以及金星雲層中豐富的硫酸,磷化氫氣體應該早已被完全消除。金星上似乎有什麼東西在不斷產生磷化氫,會是什麼呢?

金星是距離地球最近的鄰居,其結構與地球類似,也被稱爲地球的「雙胞胎」。不過,學界迄今對於金星的所知有限。歷史上,在制定成本高昂的科學任務時,金星一直不被認爲是一個很有吸引力的目標,而其他行星,比如火星,卻獲得了很高的關注。

因此,目前科學家對金星的表面地形、地質學(包括其地質歷史)、構造和潛在的火山活動都不完全瞭解。然而,在金星上發現磷化氫之後,NASA 局長吉姆 · 布里登斯廷在社交媒體上表示,這是 “在地球以外尋找生命存在證據方面最重要的進展”,並認爲 “是時候優先考慮金星了”。

「就我們目前對金星的瞭解,儘管聽起來不可思議,但磷化氫來源的最合理解釋就是有生命存在」,研究共同作者、麻省理工學院分子天體物理學家索沙-席瓦說:「金星完全不適宜居住,照理說沒有任何生命可以在金星表面生存,就連跟我們截然不同的生物也不可能。但或許在很久很久以前,在溫室效應失控、導致金星絕大多數地區完全不適宜居住之前,金星表面可能曾有生命存在。」

“在過去 20 年裏,我們取得了一些新發現,而這些新發現都意味着在其他星球發現生命的可能性大大增加,”美國國家航空航天局發言人在一份聲明中解釋道,“隨着行星體的數量越來越多,事實證明,金星是一個令人興奮的發現之地,儘管由於其極端溫度、大氣成分和其他因素,它一直不是尋找地外生命的重要組成部分。”

最終,科學家希望未來能向金星發射探測器。好消息是,正如 NASA 在聲明中所解釋的那樣,在該機構的 “發現計劃”(Discovery Program)接下來的 4 個候選任務中,有兩個——VERITAS 和 DAVINCI+——都與金星有關。NASA 的合作伙伴歐洲空間局(ESA)的 “預想”(EnVision)任務也是如此。由於金星離地球很近,因此或許可以用更加溫和的方式進行探索。其中DAVINCI+,最早將於2026年進入金星大氣層。

DAVINCI探針下降階段(public domain)
金星探測器DAVINCI探針下降階段(public domain)

除了這些項目,天文學家還需要弄清楚在金星的大氣層中可能存在着哪些奇怪的非生物或生物化學過程。在土星和木星上,磷化氫是通過非生物過程自然產生的,但在金星上沒有類似的情況。也許就像這項新研究表明的那樣,科學家有一些尚未考慮到的問題。能夠對原子組合進行混合和匹配的計算機算法可能會有所幫助。

與此同時,生物學家還應該弄清楚極端微生物將如何能夠承受金星大氣中的惡劣條件。正如葛瑞芙斯在新聞發佈會上解釋的那樣,“真正的挑戰是觀察是否有任何形式的生命能夠通過演化,適應這種難以置信的酸性環境”,因爲在地球上還沒有類似的環境。簡單來說,這種假想的生命形式實際上可能在演化或生物學上是不可能的。

的確,現在是科學家們展開多學科合作的時候了,因爲這項工作需要天文學家、工程師、天體生物學家、微生物學家、化學家、地質學家、計算機科學家和行星科學家,以及其他專家的共同努力。另一方面,我們也需要考慮一些別的問題,比如研究這些微生物的倫理和安全考慮是什麼?如果在我們匆忙尋找生命的過程中,會不小心用地球上的細菌污染了金星,該怎麼辦?當然,所有的數據都必須經過仔細的審查、確認和驗證,科學家才能得出明確的結論。

沒有人能說我們會很快找到地外生命,這一過程也並不容易,但鑑於就在距離我們最近的星球上可能就存在着一些微小的外星生物,或許是時候開始認真對待這一問題了。

責任編輯:田喆

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