金星发现磷化氢，意味着什么？
表面平均温度460多摄氏度，表面覆盖着浓密硫酸云霾的金星竟然可能有生命存在？英国皇家天文学会近日在新闻发布会上宣布，科学家在金星大气层中探测到磷化氢分子，这一发现暗示金星大气层中可能存在生命。这一研究成果发表在《自然·天文学》上，让这颗几乎已经被“放弃”的行星，重燃发现生命的希望。
什么是磷化氢？金星上到底有没有生命体？外星生命可能会是什么形态？《科技周刊》记者采访到南京大学天文与空间科学学院的天文学者，他们揭示，神秘金星或存在生命迹象，还需进一步探索验证。
金星上有生命难以置信，但并非毫无可能
比起今年被扎堆探访的火星而言，金星多少显得有点冷落。其实，金星自古以来就被寄予了极大的希望，中国叫它启明星、太白星，西方也用爱与美丽的女神维纳斯来命名。
“金星和火星是距离地球最近、探测器最容易到达的两颗行星。” 南京大学天文与空间科学学院副研究员杨明告诉记者，同样居于太阳系的“宜居带”，我们地球的两个“邻居”，火星金星一冷一热，金星比火星距离地球还更近一些，因此人们对其寄予厚望，上世纪60年代，前苏联最早探测过金星，随后美国也发射过金星探测器，但金星地表环境实在过于“不友好”，以至于众多着陆器中存活时间最长的也只有约两小时。
通过探测器发回的数据，人们发现金星的生存环境真的是残酷到超出想象。“高温、高压、高腐蚀性，地表的平均温度高达465摄氏度，压力约100个标准大气压，再加上几十公里厚的硫酸霾层和云层。”杨明说，从这些数据看，生命有机体很难在金星地表生存。
但科学家提出一种可能，给生命留下了一丝“缝隙”——海拔55公里左右的金星大气层，温度约27摄氏度，压力约0.5倍大气压，比较类似地球表面，一些科学家认为微生物的新陈代谢有可能存在于这一区域。“这次的发现或许就暗示了这种可能性。”杨明说。
《自然·天文学》论文内容显示，2017年，团队首先利用架设在夏威夷的射电望远镜对金星进行了观测，意外发现了磷化氢的踪迹。为了检验结果，2019年，他们又通过架设在智利的大型射电望远镜阵列ALMA进行了观测，确认了磷化氢的存在。
“金星离地球非常遥远，不能使用传统的地球大气研究手段去探测金星大气，所以论文研究团队采取的是遥感测量的方式。”江苏省天文学会科技传播专家刘慧根告诉记者，分子的探测一般用光谱仪，不同的分子会在不同特征波段上产生吸收信号，通过观测特定波长的吸收，再和分子数据库比对，就能确定观测到的是哪种分子。论文中提到的射电望远镜就是运用这样的原理，在1.123毫米的波长处发现吸收，通过比对确定是磷化氢的分子。
磷化氢为何成了关键证据
为什么在金星大气中探测到磷化氢成分是一项重要的发现？杨明告诉记者，在地球上，磷化氢与生命息息相关。而这是人类首次在地球以外的岩质行星上探测到该成分。
磷化氢何以成为生命的证据？“金星跟地球一样，是氧化性大气，有不易保留磷化氢的特点，所以这项发现更有研究价值。” 杨明解释说，除了细胞和生物体这样的直接证据，没有哪一种间接证据能够单独地、毫无疑问地确认生命的存在。“科学家早前就在木星和土星大气中都发现了磷化氢，但木星和土星是还原性大气，极高温和极高压条件能产生磷化氢，也有利于磷化氢的存留。但在我们地球上，除自然合成外，工业生产和厌氧微生物活动也能产生大量磷化氢，共同源源不断地补充到大气中。
金星上显然是没有工厂，而基于以往金星探测器的实地测量结果，能够排除一系列非生物原因，包括光化学反应、闪电、火山和流星，生物来源则成为一项重要的候选原因。杨明说，“一些厌氧微生物能将含磷化合物还原成磷化氢，如大肠杆菌。如果没有这些微生物的持续补充，金星大气中的磷化氢将被氧化殆尽，不能稳定存在。”
“生命迹象信号”是指能够为生命存在提供科学依据的任何物质。除了磷化氢，还有很多物质可以侧面证明可能存在生命。杨明告诉记者，“生命迹象信号”有很多，包括氧气、臭氧、甲烷、氨气、笑气、甲基氯等。不过要指出的是，正如磷化氢要处于氧化环境中才更可能说明生命存在一样，“生命迹象信号”要在一定背景环境下，才指向存在生命的可能性。
科学家们对于行星上的“生命迹象信号”非常好奇也保持谨慎，“当然也可能金星上发生着人类目前还不知晓的事件，能持续补充大气中的磷化氢。”杨明表示，要确认金星生命的存在还需要做更多的工作。比如，如何排除金星上具有不同于地球的产生磷化氢的化学反应等。
“论文里没有提到发现磷化氢就证明有生命存在，它只是提出一种假设。” 刘慧根同样强调，目前的探测证据显示金星大气层中有亿分之二浓度的磷化氢，这只是观测事实，不足以支撑金星上存在生命的结论，还需后续进一步证明和研究。
深空探测才能获得直接证据
“如果确认金星有生命的存在，这意味着人类对生命将有变革性的认识，加深对极端条件下的生命活动的理解、对生命起源和演化的理解。”杨明告诉记者，如果金星存在生命，更可能是低等生命。因为高等生命一般肉眼可见，更复杂和严整有序，需要比较稳定和适宜的生存环境；而低等生命更原始、低等和简单，对生存环境要求更低。因此低等生命的生命力和适应力更强，更有可能在恶劣环境中存活。
金星环境极端只是相对人类而言，微生物有可能存活在距离金星地表55公里左右的高度，但这只是一种推测。“科学探测的过程是从已知推测未知并进行验证，我们现在知道的生物边界基于地球上的微生物，所以更倾向于微生物能够在接近地球环境的情况下繁殖和维持。”刘慧根说，但即使在金星这样的极端环境下也是可能存在微生物的，例如在地球的火山口，大洋底部等恶劣环境下也有微生物存在。但对于金星上的微生物，如何适应金星表面的极端环境，是否和地球上的微生物有相似的组成，都是科学家关心的问题，需要进一步探测，帮助我们拓展对生命的认知。
如今提出金星存在生命的假设，如何去证明？刘慧根表示，只有向金星发送深空探测器，在其大气层中磷化氢存在的位置实地检测到微生物，才可以确切地说金星存在生命。人类下一步的探测目标会不会由火星转为金星？杨明说，虽然行星探测的战略方向不能朝令夕改，需要更多科学依据，金星目前还没有明确的科学发送任务，但是这次金星大气磷化氢的发现确实鼓舞了人心，提供了重要的探测方向。我国科学家也正在积极筹划金星探测任务。如果未来能在金星本地针对性地探测到疑似生命的迹象，那么金星的重要性必将大大增加。
目前，已经有几个正在筹备的金星探测计划。俄罗斯的Venera-D任务计划最早将在2026年飞向金星，欧洲航天局的远景号金星探测器也计划在本世纪30年代抵达金星。而NASA也正在考虑金星探测计划的细节，其计划有望穿越金星大气层，从而获取第一手的数据。
本报记者 杨频萍 张 宣
