金星天文现象有哪些

本报记者余

2021年，去年的爆炸性科学新闻“金星生命体征”尚无定论，但一系列质疑证据已陆续发表在天文学顶级期刊上，这一事件不可避免地滑向了“乌龙”。

在40摄氏度，90倍于地球大气压的温度下，“雨”就是硫酸。这样的金星怎么会有“生命迹象”呢？

自2020年9月14日，美国卡迪夫大学、剑桥大学、曼彻斯特大学、麻省理工学院等机构在《自然天文学》上联合发表了一篇题为《金星云甲板中的磷化氢气体》(以下简称“原论文”)的爆炸性论文后，不仅吃瓜群众感到不解，还泼了一盆冷水。

2020年9月15日，欧洲南方天文台发布了张金星14号的艺术渲染图，其中展示了磷化氢分子。人民视觉地图

科学界最光明正大的较量，就是用论文反击。从去年10月开始，科学家在发表论文前提前上传草稿的网站ArXiv成为了一个“有理有据”的前哨站，反驳原论文的文章接连出现。

经过几个月的同行评议，几篇反驳文章已经发表在天文学和天体物理学(A amp A)等重量级期刊上。他们从不同的角度锤击，但核心结论简单而一致:金星的云层中没有磷化氢气体的异常含量。“印记”本身已经不存在了，更不用说它是否来源于生活。

原纸的故事

要知道，现代天文学家不再是直接看星星，而是看数据。望远镜不像相机那样直接拍摄恒星，而是传输海量光谱数据。天文学家要做的就是在这些数据中挖掘线索，看看能否讲出一个符合某种理论模型、逻辑上有道理的故事。

这涉及到一个复杂的数据处理过程，最终数据与故事的匹配程度由统计学会评估。只有达到一定的数学标准，才算是靠谱的故事。

那么，原论文讲了一个怎样的“故事”呢？

简单来说。我们可以把光谱想象成一把梳子，每个梳齿依次代表不同频率的光波。

当这种梳子“梳理”金星大气层时，其中的一些化学物质会吸收特定频率的光波，折断一些相应的梳齿。

因此，科学家可以通过观察最后一次梳断了哪些梳齿以及缺了多长时间来推断金星的大气中有哪些化学物质以及含量有多少。

原始论文发现，267 GHz的“梳齿”缺失了一个明显的部分。他们认为这个梳齿对应的化学物质是磷化氢(PH3)。

高氢氧化物、磷化氢和更著名的硫化氢一样难闻，而且毒性很大。为什么它们可以作为“生命的标志”？

原来，目前人类只在太阳系大型气态行星的高温高压大气中发现了磷化氢，而岩质行星高度氧化的表面和大气会迅速破坏磷化氢。

比如在我们的地球上，磷化氢的产生只与人类工业生产或厌氧微生物活动有关。

根据光谱的缺失程度，金星云层中的磷化氢丰度为20ppb，即每十亿个分子中有20个磷化氢分子。

原论文写道:“经过穷尽稳态化学和光化学路径分析，很难解释金星上磷化氢的存在。在大气、云层、地面、地下、闪电、火山或陨石传播中没有已知的非生物生产模式。”

根据模拟，在金星的温度和浓度下，光化学路径会产生这个浓度水平的磷化氢气体，反应速率差4到6个数量级。

也就是说，这不仅暗示着金星的云层中存在生命，而且可能是活生生的生命，磷化氢不断产生，以抵消快速分解过程。

论文总结道:“磷化氢可能来自未知的光化学或地球化学过程，或者生命，类似于地球上的生物磷化氢。”

在质疑声音出现后，原研究团队一度重新分析了数据，承认一些阳性结果可能是由二氧化硫而不是磷化氢引起的。

然而，该团队坚持认为金星云层中磷化氢的证据仍然存在，但在消除了原始误差处理后，丰度下降到了原始计算值的1/7。

对方的声音

虽然原论文的结论很谨慎，但并没有直接说金星上有生命。但是退一步说，这个磷化氢信号真的存在吗？

原始论文中使用的数据来自两台毫米波(30GHz至300GHz)/亚毫米波望远镜，即夏威夷的麦克斯韦望远镜(JCMT)和智利的阿塔卡马望远镜(ALMA)。

2020年12月1日，荷兰莱顿大学观测天体物理学教授伊尼亚斯·斯内伦(Ignas Snellen)和其他学者在《天文学和天体物理学》杂志上发表了“在没有统计意义上探测到磷化氢的情况下，对金星267 GHz ALMA观测的重新分析”。

该团队认为，原始论文中用于拟合数据的12阶多项式会导致噪声，这相当于增强了信号。这种数据处理技术可以产生另外五种强信号。

荷兰团队用自己的方法重新处理ALMA数据后，磷化氢信号的可靠性只有2σ，达不到统计学通常的要求。总之，在荷兰团队使用了他们认为更可靠的数据处理方法后，ALMA望远镜提出的267GHz信号无法解释为来自磷化氢。

2020年12月24日，比利时皇家空间高层大气科学研究所的特罗佩等人在《天文学和天体物理学》上发表论文，声称在金星高层大气中没有发现显著的磷化氢气体。

他们引用的旁证来自欧洲航天局金星探测器“金星快车”上的太阳覆盖红外光谱仪(SOIR)。从2006年6月到2014年12月，“金星快车”在金星中高层大气中观测到750多次日食。当太阳光穿过金星大气层时，会被大气中的分子吸收，在光谱上留下一条特殊的暗线，从而推测出金星大气层的组成。

根据报告，没有发现磷化氢的证据。对于原始研究中发现磷化氢的金星大气区域，团队计算的磷化氢气体丰度上限为0.2ppb，比20ppb低两个数量级。

然而，即使金星的“生命迹象”最终被证明是一场乌龙，这场讨论仍然具有积极的意义。我们以前是不是看得太远，忽略了邻居？美国和苏联曾经热衷于金星探测，但由于环境恶劣，探测器往往很快就报废了。后来，人类对这个炼狱星球失去了兴趣，把目光投向了火星，甚至太阳系之外。人类上一次在金星上研究磷，还要追溯到1985年苏联织女星二号的着陆实验。

目前，下一个金星探测器计划于2023年左右在印度发射。

编辑:李跃群

校对:张燕