金星是太陽系中與我們地球距離最近的一顆行星,它的質量和體積都與地球非常接近,所以常被稱為地球的“姊妹行星”。過去的研究表明,在很久以前金星上也具備適合生命存在的條件,但是後來金星上發生了失控的溫室效應,最終變得不再宜居。
現在的金星可以說是一顆“煉獄行星”,其行星表面的大氣壓力是地球的92倍,溫度可以高達485攝氏度,如此惡劣的環境早已不再符合生命生存的條件,因此我們似乎可以認為,現在的金星上不可能會存在生命。
但實際情況可能並非如此,我們都知道,隨著高度的增加,大氣壓和溫度都會隨之下降,據此我們可以很容易推測出,在金星上某一個高度範圍的大氣層中,就可能存在適合生命生存的大氣壓和溫度,事實上也是這樣,觀測數據表明,在距離金星表面40至60公里的大氣層中,就存在著宜居的環境,這裡的氣壓約為1個標準大氣壓,溫度也在0至50攝氏度之間。
(使用金星紫外線成像儀合成的金星的偽彩色圖像,圖片來自:JAXA/ISAS/Akatsuki)
早在1967年,天文學家卡爾.薩根(Carl Sagan)就提出在金星的大氣層中可能會存在著微生物,多年以來,科學家們一直沒有放棄過這種猜想。現在我們得到了一個好消息,2020年9月14日,科學家宣佈在金星上發現疑似生命存在的跡象。
(圖片來源:ESO/M.Kornmesser/L.Calcada和NASA/JPL/Caltech)
該研究成果來自於一個由英國卡迪夫大學的珍.格里維斯(Jane Greaves)教授領導的國際天文學家團隊,根據研究人員的介紹,利用夏威夷的麥克斯韋望遠鏡(JCMT)和智利的阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡(ALMA),他們在金星的雲層中發現了磷化氫(PH3),而在我們地球上,這種物質的生成主要有兩個途徑,第一是由人類生產的,第二則是由微生物產生的。
(麥克斯韋望遠鏡,圖片來源:Will Montgomerie / EAO / JCMT)
需要注意的是,磷化氫是一種不穩定的物質,具有強還原性,在金星的大氣環境中,它們不可能長時間地存在,也就是說,此次在金星雲層裡的磷化氫,應該有一個源源不斷的供應者。
那麼這些磷化氫是怎麼來的呢?麻省理工學院的威廉.貝恩斯(William Bains)博士領導了進行了“從自然現象的角度解釋在金星大氣層中的磷化氫”的工作,研究人員對此進行了多種假設,包括火山和閃電,或者流星在大氣層中融化,又或者是金星表面的上升氣流帶來的礦物質。
研究結果表明,即使將所有的可能都統計進去,其生成的磷化氫也只能達到望遠鏡看到的磷化氫數量的十分之一,這就意味著,金星大氣層中的磷化氫還有一個巨大的供應源,而這個供應源很可能就是猜想中的金星生命,即生存在金星大氣層中的微生物。
如果金星上真的存在生命,那麼它們會是什麼樣子呢?
天體生物學家薩拉.西格(Sara Seager)曾在一篇論文中詳細探討了可能存在的金星生命會是什麼樣子,他指出在金星大氣層中含有生命所需的碳,氫,氮,氧,磷和硫等多種元素,還含有少量的水蒸氣(濃度為40至200ppm),因此從理論上來講,在大氣壓和溫度都比較合適的情況下,金星大氣層裡是允許微生物存在的。
考慮到金星大氣層的強酸環境,這些微生物應該具備一種能將自己與外部環境隔離的“硫殼”(即由硫元素構成的殼),這種“硫殼”能夠給微生物提供強大的化學保護,從而避免生命有機體受到強酸的侵蝕。
在特定高度的金星大氣層裡,存在著大量的“液滴”,其主要成分為硫酸(平均佔體積的85%)和液態水(平均佔體積的15%),而這些微生物就生活在這樣的“液滴”裡,它們依靠太陽的能量,在大氣層中獲取生命所需的物質。
(圖片來源:Seager等,2020年)
薩拉.西格指出,金星雲層中的“液滴”會隨著時間的推移而逐漸增大,並在重力的作用下向大氣層下部沉降,而隨著溫度的升高,這些“液滴”就會開始蒸發,並在一定高度上形成一個“霧層”,這會使生存在其中的微生物不再下降。在這種情況下,這些微生物就進入了休眠狀態,直到來自金星表面的上升氣流將其重新帶到合適的高度,它們又會重新水化並再次活躍。
不得不說,如果真是這樣,那麼這些金星上的生命實在是太辛苦了。需要指出的是,就目前的情況來看,我們還只能說在金星上發現疑似生命存在的跡象,並不能就此作出定論,至於金星上是否真的存在生命,還需要進一步的研究。
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本文參考資料:
Greaves, J.S., Richards, A.M.S., Bains, W. et al. Phosphine gas in the cloud decks of Venus. Nat Astron (2020)
Sara Seager et al. The Venusian Lower Atmosphere Haze as a Depot for Desiccated Microbial Life: A Proposed Life Cycle for Persistence of the Venusian Aerial Biosphere, Astrobiology (2020)
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