我们的邻居金星的艺术想象，科学家已经证实在那里发现了磷化氢分子，插图中展示了磷化氢分子。这些分子是由麦克斯韦望远镜和阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜在金星高空云层中探测到的。（Credit: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL/Caltech）

“当我们第一次在金星的光谱中发现磷化氢的迹象时，我们感到震惊!”研究团队带头人、英国卡迪夫大学的Jane Greaves如此说。利用麦克斯韦望远镜（JCMT；由位于夏威夷的东亚天文台运营），他第一个发现了磷化氢的迹象。而确认他们的发现则需要使用更灵敏的阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA；位于智利，欧洲南方天文台是其合作伙伴之一)的45个天线。这两个设施都以大约1毫米的波长来观测金星——只有在高海拔的望远镜才能胜任这一任务。

金星的艺术想象。（Credit: ESO/M. Kornmesser & NASA/JPL/Caltech）

这个国际团队（包括来自英国、美国和日本的研究人员）估计，在金星的云层中磷化氢以很小的浓度存在，大约每10亿个大气分子中只有20个。根据其观察，他们进行了计算，看看这一数量是否可能来自金星上自然的非生物过程。但各种想到的可能来源，包括阳光、从地表向上吹起的矿物质、火山或闪电，都不可能接近这一数量。研究发现，这些非生物途径所能产生的磷化氢至多只有所观测数量的万分之一。

金星地表、云层，以及磷化氢分子的艺术想象。这些分子漂浮在海拔55到80公里的金星飘动的云层中，吸收由较低海拔处产生的部分毫米波。（Credit: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada）

研究团队认为，根据某些陆地生态学，要在金星上产生观测到的磷化氢数量，陆地生物只需要以其最大生产力的大约10%工作。我们知道，地球上的细菌能制造磷化氢:它们从矿物或生物物质中吸收磷酸盐，再加入氢，最终排出磷化氢。金星上的任何生物体，都可能与它们的地球“表亲”截然不同，但它们也可能是大气中磷化氢的来源。

在金星云中发现磷化氢，这虽然令人惊讶，但研究人员对他们的发现很有信心。来自英国ALMA区域中心和曼彻斯特大学的研究团队成员Anita Richards说：“让我们感到欣慰的是，进行后续观测时，金星与地球的角度正好合适，各种条件很适合ALMA进行观测。然而，处理这些数据却很棘手，因为ALMA通常不用于在金星这样非常明亮的物体上寻找非常细微的效应。” Greaves领导了这项发表在《自然·天文学》上的研究工作，他补充道：“最后，我们发现两个天文台都看到了相同的现象——在对应磷化氢气体的正确波长上，观测到了微弱吸收。”

另一位团队成员、来自美国麻省理工学院的Clara Sousa Silva，已经将磷化氢作为系外行星上不依赖氧气的生命的“生物标志”气体来进行研究，因为一般的化学反应对磷化氢的影响很小。她说:“在金星上发现磷化氢是一个意外收获!这一发现提出了许多问题，比如生物体究竟如何才能在这种环境下生存。在地球上，一些微生物可以应对环境中高达5%左右的酸，但金星云层几乎完全是由酸构成的。”

该团队认为，他们的发现意义重大，因为他们可以排除许多产生磷化氢的方法，但他们承认，确认“生命”的存在还需要做很多工作。尽管金星高空云层的温度可以达到令人愉快的30摄氏度，但它们的酸性强到令人难以置信——大约90%的硫酸，这给企图在那里生存的微生物带来了重大问题。

欧洲南方天文台天文学家、ALMA欧洲运营经理Leonardo Testi没有参与这项研究，他说:“根据我们目前对岩质行星大气中磷化氢化学的理解，金星上磷化氢的非生物产生途径被排除在外了。确认金星大气层中存在生命将是天体生物学的重大突破;因此，有必要对这一令人兴奋的结果进行后续的理论和观测研究，以排除岩质行星上的磷化氢可能也有与地球上不同的化学起源的可能性。”

对金星和太阳系外岩质行星的更多观测，包括使用即将问世的欧洲南方天文台的极大望远镜（Extremely Large Telescope），可能有助于收集关于“在这些行星上，磷化氢如何产生”的线索，并有助于寻找地外生命迹象。

根据Creative Commons Attribution 4.0 International License协议，编译自European Southern Observatory官方网站。

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