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    数据重发现,金星大气或存在磷化氢,地外生命新启示

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      牛顿

        今年九月,一个国际科研团队宣布,基于阿卡塔玛大型毫米及次毫米波数组 (ALMA)、詹姆斯克拉克麦克斯韦望远镜 (JCMT) 分别在智利和夏威夷测得的数据,他们发现在金星的大气中存在磷化氢气体 (PH3)。磷化氢的发现意味着该行星具有存在生命的可能性,因此这条消息在公布后立即引起了不少的争议。

        数据重发现,金星大气或存在磷化氢,地外生命新启示

        这条消息发布不久后,科学家陆续发表了系列学术论文质疑这一观测结果及重磅发现。与此同时,有一个科研团队提出金星大气中不可能存在磷化氢。幸运的是,在对阿卡塔玛大型毫米及次毫米波数组所测得的数据进行了二次分析后,最先发现这一现象的科研团队得出了以下结论:磷化氢的确存在于金星大气的最外层,不过磷化氢的实际含量少于他们刚开始得出的估算值。

        数据重发现,金星大气或存在磷化氢,地外生命新启示

        在最初的研究中,该团队基于阿卡塔玛大型毫米及次毫米波数组和詹姆斯克拉克麦克斯韦望远镜的测量数据,提出了金星大气层中存在磷化氢这一发现,相关科研成果发表在了9月14日出版的《自然天文学》科研期刊上。磷化氢是地球上磷元素生化循环过程中的中间产物,可能为在有机物腐蚀过程中磷酸盐分解后得到的产物。在金星,磷化氢产生于何种化学物质,生成磷化氢的光化作用机制是什么,至今仍是未解之谜。

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        这是描绘金星的艺术影像。麻省理工学院、卡迪夫大学和其他地方的天文学家可能已经在金星的大气层中观察到了生命的迹象。作品来源:ESO / M。Kornmesser &美国航天局/喷气推进实验室/加州理工学院

        通过唯一的无机(又称非生物性)作用途径生成磷化氢的必要条件是高温和高压,这两个条件普遍存在于气态巨行星的大气层中。事实上,科学家已在木星的大气中发现了磷化氢,木星大气中的磷化氢是该星球上对流风暴的产物,这类风暴拥有行星级体量,并能产生巨大能量。其他的唯一科学解释是,在金星的大气层中存在着四处漂浮的细菌生物。

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        不堪一击的谬论?

        由NASA研究员Goddard主持的科学研究同样针对从阿卡塔玛大型毫米及次毫米波数组和詹姆斯克拉克麦克斯韦望远镜的测量数据中得出的分析和解释提出了质疑,这项科研的成果发表在了科研期刊《自然天文学》中的《发现物质》(发表于2020年10月26日)一文中。同时,该科研团队提出,实际上硫化氢的光谱数据与二氧化硫的十分接近,而二氧化硫则普遍存在于金星的大气中。

        莱顿大学天文与天体物理系于2020年11月17日领导了一项研究,发现ALMA干涉仪所收集的光谱数据源自其它化合物,而非磷化氢气体。他们得出结论:金星大气中“未发现显著水平的磷化氢”,先前的结论站不住脚。

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        带领研究组的Jane Greaves是来自英国卡迪夫大学的天文学家。她声称,之所以重新审视先前的结论,是因为他们发现ALMA干涉仪的数据含有一段杂散干扰,可能会使他们的结果无效。11月16日,更正后的ALMA数据发布后,Greaves和她的同事再次分析数据,并将其发布在arXiv上进行同行评审。

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        艺术家对金星表面的构想。图片来源:Greg Prichard

        这是该团队首次公开回应针对他们先前结论的批评。在11月17日举行的NASA论坛——金星探索与分析小组(VEXAG)的会议上,他们也介绍了数据更正后的分析结果。虽然现阶段仅有初步的结果,但他们仍坚信金星大气中存在磷化氢。

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        所以...只是少了一些?

        Greaves和她的同事们认为,ALMA的数据所显示出光谱特征只可能源自硫化氢,而其它诸如SO2的化合物都不会显现出这样的特征。他们声称在JCMT光谱中观察到了磷化氢的分子指纹,进一步证实了这一结论。根据ALMA更正后的数据,研究组估计磷化氢的平均浓度为1 ppb,约为先前预估值的七分之一。

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        他们指出,磷化氢的浓度的峰值可能达到十亿分之五(5ppm),并随时间和位置而变化。如果情况属实,这将与科学家在火星上观察到的情况相似。火星的甲烷含量在一火星年中不断波动,在不同地点也都存在差异。除了批评,团队最初的文件(于11月17日在VEXAG上发表)也启发了许多支持他们的证据。

        科学家们重新分析数据仍在金星上观测到了少量的磷化氢信号。

        受这种可能性的启发,就职于波莫纳市加州州立理工大学的生物化学家Rakesh Mogul 和他的同事们重新测评了源自美国宇航局先驱者金星号的任务数据。1978年,这项任务使用落入大气层的探测器来研究金星云层。基于重新分析的数据,Mogul和他的同事们找到了磷存在的证据。

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        艺术家对先驱者金星号轨道飞行器的臆想画。

        图片来源:美国宇航局

        这可能是磷化氢或一些其他磷化物的证据,但 Mogul和他的团队坚信磷化氢是最有可能存在的成分。不管怎样,几位科学家在金星探测分析组织中力辩道,即便只有百万分之一这样微乎其微的磷化氢含量也不能将其归因于火山活动或闪电过程。也有最近的消息称金星大气层中发现了另一种潜在的生物标志物氨基酸甘氨酸。

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        下一个发现是什么?

        显而易见的是,在金星上寻找磷化氢的证据十分具有吸引力。过去科学家曾推测生命可能存在于行星的云层中,那里温度足够稳定可使极端微生物存活。如果这种化合物在金星大气层中被证实存在,那么就能说明金星能够在恰当的生境中支持极端的生命形式。

        无论如何,这些结果需要进一步的研究,同时它们也引出了金星探测任务的新提议,那就是存在采用气球或飞艇形式的可能性。与此同时,Greaves和其他研究人员希望有更多的时间使用地球上的望远镜(包括阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列)去证实磷化氢的存在。不管这种化合物是否存在于金星大气,金星始终是一个待揭开面纱的谜团。

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        相关知识

        金星是离太阳第二近的行星。它以罗马女神爱与美之神命名。作为地球夜空中亮度仅次于月亮的第二亮自然物体,金星可以投下阴影并且偶尔在白天肉眼可见。金星位于地球轨道内侧,因此从不远离太阳,要么在黄昏后西沉,要么在拂晓前东升片刻。金星每224.7个地球日绕太阳公转一周。它的自转周期为243个地球日,绕轴旋转的时间比太阳系中任何一颗行星都要长,并且自转方向同除海王星外的所有行星相反(这意味着太阳西升东落)。金星没有卫星,这一点在太阳系中仅有水星与其相同。

        作者: MATT WILLIAMS

        FY:Astronomical volunteer team

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      VIP3
      爱因斯坦
      未来会不会孕育出生命? [s-52]

      宇宙浩瀚岁月悠长,我始终愿意和你讲关于这个宇宙的故事。

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