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去年英國皇家天文學會(hui) 的科學家在金星的大氣層中檢測到了磷化氫的存在，並且大氣層中磷化氫的濃度超過了非生物機製所能產(chan) 生的量，因此這可能代表著在金星大氣層中存在著某種未知形式的生命。那麽(me) ，金星上存在生命嗎？磷化氫為(wei) 什麽(me) 會(hui) 被作為(wei) 生命存在的證據？

今天就和大家說說這件事。個(ge) 人的看法：隻能說是一種可能，並不意味著絕對。為(wei) 什麽(me) ？請往下看。

01，磷化氫到底是個(ge) 什麽(me) 東(dong) 西？

這次金星發現的PH3（磷化氫）到底是個(ge) 什麽(me) 東(dong) 西呢？其實它是一種基於(yu) 地球認知的生命氣體(ti) 。

磷化氫是一種無色、劇毒、易燃的儲(chu) 存於(yu) 鋼瓶內(nei) 的液化壓縮氣體(ti) ，化學式為(wei) PH3。

不過這種氣體(ti) 並不一般，因為(wei) ，它一般不容易生成。或者說，它一般很難通過天然的環境來生成。

而與(yu) 之對應的是，這種氣體(ti) 很容易在生物代謝中生成，尤其是在缺氧情況下，厭氧生物會(hui) 生成。在大家熟知的自然厭氧環境以及汙水和垃圾填埋氣體(ti) 中會(hui) 有這種有毒氣體(ti) 的存在。

比如下圖是用豬糞發酵時候產(chan) 生的PH3（另外的CH4也是大家熟悉的沼氣主要成分——甲烷）

而可以生成它的菌類，也是厭氧生物

不過，要是純粹的天然環境，沒有生物的話，生成PH3，就有點麻煩了，

比如工業(ye) 上製備PH3，反應如下：

3 KOH + P3 KOH + p4+ 3 H+ 3 h2O → 3 KHO →3 KH2PO+ PH+ PH 3

而已知的天然環境中，是缺乏足夠強的還原劑來直接將磷酸鹽轉化為(wei) 磷化氫。正因為(wei) 如此，大家才認為(wei) ，這種氣體(ti) ，應該是生命活動的痕跡，或者幹脆說，是厭氧生物的產(chan) 物。

事實上，地球大氣中其實是存在磷化氫的，盡管濃度非常低。

比如下圖是多個(ge) 研究檢測到的大氣中磷化氫的含量[1]。

至於(yu) 為(wei) 什麽(me) 不用其他氣體(ti) ，主要還是在於(yu) PH3頻譜比較特殊，容易和其他生命特征頻譜分開。

02，金星有厭氧生物嗎？

那麽(me) 我們(men) 是否可以認定金星就是存在厭氧生物呢？答案是否定的。

1，首先，我們(men) 並沒有直接的證據表明金星存在厭氧生物。

事實上，到目前為(wei) 止，我們(men) 並沒有獲得任何的外星體(ti) 存在任何生物，所以，真正要確定，那麽(me) 需要我們(men) 捕獲到金星的微生物。

2，磷化氫是否可以作為(wei) 生命的金標準？ 這一點我認為(wei) 是值得商榷的。

盡管我們(men) 一般認為(wei) 地球上是缺乏足夠多的還原劑來生成PH3，但是以此來推測金星一定如此，這個(ge) 證據鏈是不完整的。

3，不隻是金星

事實上，木星湍流大氣中也發現了PH3。

但是眾(zhong) 所周知，木星是個(ge) 氣球。而木星的ph3是在其熾熱的內(nei) 部形成，並與(yu) 上層大氣中的其他化合物發生反應。

03，為(wei) 什麽(me) 說金星可能存在生命？

那為(wei) 什麽(me) 說金星可能存在生命呢？這是基於(yu) 地球的認知，我們(men) 認為(wei) ，PH3應該是厭氧生物的產(chan) 物。而這次金星的發現，似乎符合了這個(ge) 推測[2]。

下圖是這篇文章的核心證據：

10 ppb的磷化氫，當然，作者也排除了一些其他因素，比如氣體(ti) 反應，光/地球化學反應或外源性非平衡輸入是否可能在金星上產(chan) 生PH3等等，認為(wei) 生物產(chan) 生的可能性更大。

當然，金星環境並不是大家認為(wei) 的那麽(me) 惡劣。比如金星的大氣條件不錯，溫度也還可以，0-60℃，壓力也還行，0.4-2個(ge) 大氣壓[3]。

比如硫化物，二氧化碳和水，如果非要對比，假定金星有生命。

那麽(me) 金星的生命可能處於(yu) 地球這個(ge) 時期——35億(yi) 年前的地球。

那個(ge) 時候，地球上可能是大量的厭氧菌，直到32億(yi) 年前，地球才開始有了光合作用大量出現，把氧氣釋放出來。

04，關(guan) 於(yu) 金星存在生命的研究

我想起了2018年的另一篇研究，也是很有意思的，比這篇nature更加的詳細[4]。

他們(men) 首先對比了金星和地球的大氣光譜情況，發現二者是相反的。因為(wei) 地球大氣是有21%的氧氣，所以金星和地球是相反的。

Images of clouds on Venus(A–H)and Earth(I–N)demonstrating the relationships of contrast with wavelength.

接下來，發現金星的大氣存在未知物質的光譜吸收（尤其是330-600納米間）。這一點也是核心的出發點。

FIG. 2.Venus' spectra as measured by Morozet al.(1985), Irvine (1968), Travis (1975), Wallaceet al.(1972) (scaled geometric albedo), MESSENGER (Perez-Hoyoset al.,2013; Pérez-Hoyoset al.,2017), and Barkeret al.(1975), including the unexplained absorption, as calculated from the difference between the VIRA cloud model and the MESSENGER spectra. The real Venus spectrum varies with location and time, so the residual curve is illustrative and not definitive.

和地球已知的一部分生物的頻譜做個(ge) 比較瞅瞅呢？

對比大腸杆菌（e.coli）以及Acidithiobacillus ferrooxidansFe–S蛋白和Acinetobacter gyllenbergii的 過氧化氫酶（catalase）光譜（A）和各種輔因子和生化分子，包括生物蝶呤（biopterin），類胡蘿卜素（carotenoids）和葉綠素（ chlorophylls）a，b和f（B）

嗯，有相似處，如果金星的雲(yun) 層確實蘊藏著生物，那麽(me) 就可以很好地解釋這些光譜重疊的特征。

用作者的話，那是非常相似（tantalizingly）。

tantalizingly similar to the absorption properties of terrestrial biological molecules

於(yu) 是，咱朝著金星有生物的這個(ge) 假設繼續放飛，進一步計算金星如果存在厭氧生物，那麽(me) 它們(men) 產(chan) 生PH3的方式

Diagram of iron- and sulfur-focused metabolic redox reactions that could occur in the Venus' clouds, where Fe3+/2+ complexes refer to inorganic and organic ligands and dotted arrows refer to possible redox cycles.

1，金星的磷化氫濃度不低。這意味著，這不是一種偶然的現象，而且形成如此高濃度，理應是由大量的厭氧生物產(chan) 生的。

2，按照金星的運動軌跡，理論上應該有持續不斷地厭氧生物在產(chan) 生磷化氫，才能維持其大氣中的磷化氫濃度。

3，金星的大氣方式是有利於(yu) 生成生命的。

早在1967年，研究人員就提出了金星的宜居性，1999年Cockell 提出，中低大氣層的條件是適合生物生存的。盡管海拔太高了可能會(hui) 冰凍，但是並不見得會(hui) 殺死微生物。

而金星本身具備了一些客觀的可以誕生生命的理化條件，比如硫化物，二氧化碳和水。

於(yu) 是，他們(men) 做了一個(ge) 假設推論：金星可能是有厭氧生物持續生成PH3。

最後，尋找地外生命一直是仰望星空的一個(ge) 重要意義(yi) 。宇宙這麽(me) 大，我們(men) 理應不孤獨。

1、Glindemann, Dietmar, Ulrich Stottmeister, and Armin Bergmann. "Free phosphine from the anaerobic biosesphere."Environmental Science and Pollution Research3.1 (1996): 17-19.

2、Greaves, J.S., Richards, A.M.S., Bains, W.et al.Phosphine gas in the cloud decks of Venus.Nat Astron(2020).

3、Irwin, Louis N., and Dirk Schulze-Makuch. "The Astrobiology of Alien Worlds: Known and Unknown Forms of Life."Universe6.9 (2020): 130.

4、Schulze-Makuch, Dirk, et al. "A sulfur-based survival strategy for putative phototrophic life in the Venusian atmosphere."Astrobiology4.1 (2004): 11-18.

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