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本報(bào)記者 崔爽

9月13日晚，有消息稱“金星云層中發(fā)現(xiàn)生命跡象”。

9月14日金星回應(yīng)金星能不能孕育生命，有消息證實(shí)，《自然天文學(xué)》雜志發(fā)表了一篇題為《金星云層中的磷化氫氣體》的研究文章。文章顯示，科學(xué)家通過(guò)望遠(yuǎn)鏡在金星云層中發(fā)現(xiàn)了磷化氫。磷化氫是一種與地球生命有關(guān)的有毒氣體，這種氣體被認(rèn)為是一種潛在的生物信號(hào)，可以作為其他行星和天體存在生命的證據(jù)。

地外生命是一個(gè)神秘而經(jīng)久不衰的命題，也是現(xiàn)代科學(xué)研究的前沿。“我們是宇宙中唯一的生命嗎？”在中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員李迪看來(lái)，探索地外文明是自然科學(xué)研究的傳統(tǒng)之一，其目的是“幫助認(rèn)識(shí)人類在宇宙中的位置”。此次發(fā)現(xiàn)使用的麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡（JCMT）位于美國(guó)夏威夷，是目前世界上最大的單體亞毫米波望遠(yuǎn)鏡。2015年2月，東亞天文臺(tái)正式接手JCMT的科學(xué)運(yùn)行管理。中國(guó)科學(xué)院大科學(xué)中心是東亞天文臺(tái)四個(gè)核心成員之一。“在金星大氣中發(fā)現(xiàn)磷化氫，是中國(guó)科學(xué)院管理和運(yùn)營(yíng)的海外設(shè)備的重大科學(xué)成果。”李迪說(shuō)。

不是生命的確鑿證據(jù)

這一發(fā)現(xiàn)引起轟動(dòng)，科學(xué)家和公眾都為之興奮。不過(guò)，倫敦帝國(guó)理工學(xué)院天體物理學(xué)家戴維·克萊門茨卻謹(jǐn)慎地表示：“這一發(fā)現(xiàn)只是間接證據(jù)，并不能真正證明生命的存在，但顯然空氣中漂浮著無(wú)煙火藥，這可能說(shuō)明了一些問(wèn)題。”

磷化氫是什么？它的發(fā)現(xiàn)為何與生命聯(lián)系在一起？清華大學(xué)高等研究院天體物理博士生王卓曉介紹，磷化氫是一種化學(xué)活性極強(qiáng)的無(wú)機(jī)小分子，在地球富氧大氣中，會(huì)很快被氧化。如果把磷化氫的生成比作把石頭推上山，需要非常高效、專一的化學(xué)反應(yīng)，才能把石頭推到山頂，但稍有擾動(dòng)，石頭就會(huì)立刻掉下山。因此金星回應(yīng)金星能不能孕育生命，磷化氫生成難度很大，而且消失得太快，難以被察覺。

“因此，一旦我們觀察到磷化氫，就可以肯定那里一定存在著高效、特異的化學(xué)反應(yīng)，不斷產(chǎn)生磷化氫。但究竟是怎樣的化學(xué)反應(yīng)，我們知之甚少，只知道它是生命活動(dòng)的結(jié)果。”王卓曉說(shuō)，目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在沒(méi)有生命活動(dòng)參與的自然環(huán)境中發(fā)現(xiàn)磷化氫的明顯記錄。

研究人員對(duì)所有可能的非生命過(guò)程做了簡(jiǎn)單的估算，發(fā)現(xiàn)估算結(jié)果不足以解釋觀測(cè)結(jié)果。這表明磷化氫的來(lái)源至少有兩個(gè)：一是其他未知的非生命過(guò)程釋放出一定量的磷化氫，二是生命活動(dòng)。

“天體生物學(xué)家傾向于把磷化氫看作是一種生命示蹤信號(hào)，認(rèn)為只有生命活動(dòng)才能產(chǎn)生如此高效的化學(xué)反應(yīng)，并持續(xù)產(chǎn)生大量的磷化氫。”王卓曉說(shuō)，“我們目前還不知道地球以外其他未知的非生命化學(xué)反應(yīng)是否也能產(chǎn)生磷化氫。”因此，研究人員表示，磷化氫可能來(lái)自金星上未知的光化學(xué)或地球化學(xué)過(guò)程，也可能來(lái)自與地球類似的生命活動(dòng)。

另外值得一提的是，金星大氣主要由惰性二氧化碳和硫酸等酸性氣體組成，而磷化氫產(chǎn)生后的存在時(shí)間相對(duì)地球會(huì)更長(zhǎng)，因此此次發(fā)現(xiàn)的意義不在于生命存在的確鑿證據(jù)，也可能是金星大氣中存在活躍的未知化學(xué)反應(yīng)的證據(jù)。

極端環(huán)境只適用于人類

金星被稱為“地獄星球”，表面溫度超過(guò)400攝氏度，甚至一些金屬都能融化，氣壓是地球表面大氣壓的40倍，因此王卓曉提到，其表面幾乎不可能存在生命。但發(fā)現(xiàn)磷化氫的高度距離金星表面40至60公里，可以稱之為“溫帶”。這里的溫度下降到50攝氏度到0攝氏度，氣壓也下降到1個(gè)地球大氣壓左右，所以如果有生命活動(dòng)，溫帶會(huì)是一個(gè)非常合適的選擇。“如果有微生物，它們可能懸浮在溫帶，通過(guò)氣體凝結(jié)和氣化上下移動(dòng)，獲得不同的溫度，進(jìn)行不同的代謝反應(yīng)。雖然金星大氣中沒(méi)有氧氣，但至少對(duì)厭氧細(xì)菌來(lái)說(shuō)不是問(wèn)題。”王卓曉說(shuō)。

“金星大氣層的環(huán)境并不是特別‘極端’。”李奇強(qiáng)調(diào)，極端的定義是針對(duì)人類而言的。其實(shí)，地球上的生命也非常多樣，比如地衣可以活上萬(wàn)年，可以在極低的溫度、極少的氧氣，甚至外太空生存。他說(shuō)：“極端是一個(gè)相對(duì)的說(shuō)法，需要一個(gè)參照系。馬里亞納海溝的環(huán)境可以算作極端，但也有無(wú)眼、無(wú)陽(yáng)光的生物生活在那里。高溫、低溫、缺氧、無(wú)氧等極端環(huán)境下，生命依然可以存在。我們對(duì)生命形態(tài)還沒(méi)有完整的認(rèn)識(shí)。”

因此，在討論金星等天體上的環(huán)境是否可能孕育生命時(shí)，與其強(qiáng)調(diào)環(huán)境的極端性，不如探究什么樣的存在形式才可以定義為生命活動(dòng)。

在李志軍看來(lái)，這一發(fā)現(xiàn)的真正價(jià)值還有待進(jìn)一步研究。一方面，如何處理和解讀這一新發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)值得進(jìn)一步研究，金星大氣、火星表面或深空是否還存在與生命過(guò)程相關(guān)的其他成分，都值得進(jìn)一步探索。另一方面，人類還需要繼續(xù)進(jìn)行深空探索，因?yàn)樽罱K還是想看到那片“生命”。

只有深空探索才能提供直接證據(jù)

那我們?nèi)绾沃腊l(fā)現(xiàn)了生命的信號(hào)呢？王卓曉介紹，關(guān)于生命示蹤物的信號(hào)，從化學(xué)活性的角度看，氧分子是最好的信號(hào)。地球上植物的存在，產(chǎn)生了大量的氧氣。可以估算，如果沒(méi)有植物的持續(xù)供應(yīng)，地球上的氧氣在百萬(wàn)年內(nèi)就會(huì)全部凝固成巖石。因此，只要在其他星球上看到氧分子的信號(hào)，就可以肯定存在類似地球的植物生命。

此外，水分子也是一個(gè)關(guān)鍵的示蹤信號(hào)。俗話說(shuō)“水是生命之源”，具體來(lái)說(shuō)，生物體內(nèi)幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是在溶液中進(jìn)行的。比如我們體內(nèi)的細(xì)胞環(huán)境就是液體環(huán)境，溶液中的分子可以充分接觸、反應(yīng)。如果地下有溫泉，這就更是更好的信號(hào)了，比如“卡西尼”號(hào)探測(cè)器從土衛(wèi)二噴涌而出的溫泉。地球上的生命被我們概括為“碳基生命”，由碳原子組成的有機(jī)分子是生命的基本單位，所以有機(jī)分子也是很好的示蹤信號(hào)。同樣，“卡西尼”號(hào)探測(cè)器在土衛(wèi)二噴涌而出的溫泉中，也鑒定出了大量有機(jī)分子。

中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院教授崔軍表示，由于地球生命普遍以碳為基礎(chǔ)，因此探索地外生命的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)方法就是分析碳同位素的比值，也就是碳12和碳13的比值。這是因?yàn)榉巧锲鹪吹奶纪凰乇戎蹬c生物起源的碳同位素比值差別很大，通過(guò)這個(gè)比值可以判斷是否存在生命活動(dòng)。

“磷化氫的化學(xué)活性比甲烷高得多英語(yǔ)作文，即便我們能證實(shí)金星上有磷化氫，這也只是生命存在的間接證據(jù)，它也可能是由非生命過(guò)程產(chǎn)生的，我們無(wú)法確定它是否是由非生命過(guò)程產(chǎn)生的，只有向金星發(fā)射探測(cè)器，在磷化氫存在的位置探測(cè)到大氣中的微生物，才能說(shuō)金星上有生命。”王卓曉說(shuō)，所以即便我們?cè)诨鹦巧峡吹揭簯B(tài)水的蹤跡、地下湖泊、甲烷的信號(hào)，也只能是間接證據(jù)，只有好奇號(hào)或其他火星探測(cè)器采樣到生命存在的直接證據(jù)，才能證實(shí)火星上有生命存在。

目前尚無(wú)明確的科學(xué)任務(wù)繞行或降落在金星上，但磷化氫的發(fā)現(xiàn)無(wú)疑將推動(dòng)金星探索任務(wù)的發(fā)展。未來(lái)我們應(yīng)該會(huì)看到探測(cè)器在金星大氣層中運(yùn)行，屆時(shí)我們就能確定金星上是否存在生命。