藝術家描繪的金星炎熱貧瘠的景觀。圖片來源：美國太空網
科技日報記者 張佳欣
金星與地球大小相似，但表面如同煉獄，溫度足以熔化鉛，云層由腐蝕性硫酸組成。
4年前，英國倫敦帝國理工學院天體物理學家戴夫·克萊門茨帶領的團隊，在金星的大氣層中意外發(fā)現(xiàn)了一種在地球上象征著生命的氣體——磷化氫，這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了爭議，隨后的觀測未能證實這一發(fā)現(xiàn)，質疑聲隨之而來。
如今，當初發(fā)現(xiàn)磷化氫的同一研究團隊帶著更多觀測數(shù)據(jù)回歸。這些數(shù)據(jù)近期在英國赫爾市舉行的英國皇家天文學會會議上首次公布。研究人員表示，新的數(shù)據(jù)提供了更有力的證據(jù)，證明金星的大氣層中存在磷化氫。此外，他們還在金星大氣中發(fā)現(xiàn)了另一種特殊氣體成分——氨。
是否存在磷化氫引發(fā)爭議
在地球上，磷化氫是一種由腐爛的有機物或細菌產生的、有惡臭的有毒氣體；而氨氣則是一種自然存在于環(huán)境中的具有刺鼻氣味的氣體，也主要是由細菌在分解動植物過程中產生的。磷化氫和氨氣都被認為是生物標志物。
克萊門茨說，像地球、金星和火星這樣的巖石行星，大氣層中氧氣占據(jù)主導地位，因為它們沒有足夠強的引力“留住”氫氣，氫氣很容易逃逸到太空。
2020年，克萊門茨團隊發(fā)表了在金星上發(fā)現(xiàn)磷化氫的論文。然而，隨后的研究對該結果提出了質疑，認為所謂的磷化氫實際上可能是普通的二氧化硫。歐洲“金星快車”探測器、美國國家航空航天局紅外望遠鏡設備和現(xiàn)已廢棄的同溫層紅外線天文臺（SOFIA）等儀器也未能重復磷化氫的發(fā)現(xiàn)。
但克萊門茨表示，他利用來自阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列的新數(shù)據(jù)排除了二氧化硫是污染物的可能性，并指出其他觀測中未發(fā)現(xiàn)磷化氫的原因在于時間?！笆聦嵶C明，我們所有檢測到磷化氫的觀測都是在金星大氣層從夜晚過渡到白天時進行的。”他說，“所有未檢測到磷化氫的觀測都是在由白天到夜晚時進行的。”
白天，太陽的紫外線會分解金星上層大氣中的分子。“所有的磷化氫都消失了，所以才看不到它?！笨巳R門茨說，唯一的例外是SOFIA，該觀測臺在夜間進行了觀測。
氨能讓金星更適宜居住嗎
金星上存在氨，則是一個更令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。其來源與磷化氫一樣不明朗。然而，如果金星大氣中真的存在氨，那么它可能會為微生物提供在極端環(huán)境下的生存條件。
克萊門茨表示，金星云層由液滴組成，但它們并非是水滴，里面溶解了大量的二氧化硫，這使得它們變成了濃度極高的硫酸，對人類以及人們所知的地球上的任何生命形式（包括能在極端酸性環(huán)境中生存的極端嗜酸菌）來說都是致命的。
然而，這些酸性液滴中的氨可作為一種緩沖劑，將酸度降低至足以讓一些已知的地球細菌生存的水平。
近期研究還發(fā)現(xiàn)，氨基酸在高濃度的硫酸中仍能保持穩(wěn)定，這證明生命有能力在這樣的條件下生存。
盡管發(fā)現(xiàn)了磷化氫和氨的存在，但研究人員認為，這并不能作為金星上存在微生物生命的證據(jù)，因為對金星的狀態(tài)還知之甚少，只有通過對金星大氣層內直接觀測才能獲得最確鑿的證據(jù)。
應保持審慎樂觀態(tài)度
克萊門茨認為，磷化氫和氨可能都是通過金星上層大氣中某種罕見的光化學反應產生的。反應過程為太陽紫外線分解分子，分子碎片形成磷化氫和氨。但至今還沒有人觀察到這一過程，甚至在實驗室中也沒有。
另一種可能性是，磷化氫是由金星火山產生的。
英國阿伯丁大學行星科學教授哈維爾·馬丁-托雷斯表示，關于磷化氫和氨的新數(shù)據(jù)雖令人矚目，但應持審慎樂觀態(tài)度。他認為，金星云層中檢測到磷化氫和氨令人興奮，但這只是解開金星大氣層奧秘漫長過程的開始。
英國倫敦大學學院物理與天文學系凱特·帕特爾表示，科學家目前對金星大氣化學的理解無法解釋磷化氫存在的原因。值得注意的是，進行磷化氫測量的團隊并沒有聲稱在金星上發(fā)現(xiàn)了生命。如果金星上確實存在磷化氫，就可能表明有生命存在，或者表明金星大氣中存在人們尚未理解的化學過程。
據(jù)報道，歐洲空間局木星冰衛(wèi)星探測器將于明年8月飛越金星。美國國家航空航天局計劃2028年至2030年間執(zhí)行兩項金星探測任務。屆時，這些任務或將幫助揭開金星大氣層磷化氫和氨來源的神秘面紗。
