金星“生命記号”，2020年天文學最大烏龍？

記者 于漢琪

進入2021年，去年的爆爆性科學新聞《金星生命星座》尚未落下帷幕，但一系列質疑證據已經發表在頂級天文期刊上，事件難免滑落到"烏龍"。

470攝氏度，90倍于地球大氣壓，"雨"下都是硫酸，這樣的金星應該有"生命印記"嗎？

自2020年9月14日以來，卡迪夫大學、劍橋大學、曼徹斯特大學、麻省理工學院等機構聯合發表在《自然-天體論》上，題為《金星雲中的磷酸鹽氣體》的爆炸性論文（以下簡稱"原始論文"），不僅吃瓜比較迷茫，冷水科學家也很多。

2020年9月15日-歐洲南方天文台釋出了金星藝術效果圖，顯示了磷酸氫分子。人物視覺

科學界最重要的戰鬥是用論文來回鬥争。自去年10月以來，ArXiv，一個科學家在發表論文之前預先上傳草稿的網站，已經成為一個"合理"的交火前哨站，駁斥原始論文的文章不斷湧現。

經過數月的同行評審，幾篇反駁文章出現在《天文學》和《天體實體學》等重量級期刊上。他們從不同角度打開錘子，但核心結論簡單一緻：金星雲中沒有異常量的磷酸氫氣體。"标記"本身已不複存在，更不用說"标記"是否來自生命。

原論文的故事

要知道，現代天文學家不是直接"看星星"，而是"看資料"。望遠鏡不像相機那樣直接拍攝恒星的照片，而是傳輸大量的光譜資料。天文學家所要做的就是挖掘資料，看看他們是否能講述一個符合理論模型的故事，并且合乎邏輯。

這涉及複雜的資料處理過程，最終資料和故事的比對程度，統計研究所給出評估。一定的數學标準可以算作一個可靠的故事。

那麼，最初的論文講述了什麼樣的"故事"呢？

簡單地說。我們可以想象光譜就像一把梳子，每個梳子又代表不同頻率的光波。

當梳子"梳理"穿過金星的大氣層時，其中的一些化學物質以特定頻率吸收光波，破壞一些相應的梳子。

是以，通過觀察最後一把梳子上的哪些梳子被打破以及它們丢失了多長時間，科學家們能夠推斷出金星大氣中含有哪些化學物質以及它們含有多少化學物質。

原始論文發現它是267 GHz，一個"梳子"缺少一個重要部分。他們認為與梳子相對應的化學物質是磷酸氫（PH3）。

當它像氧氫，磷酸鹽和更着名的硫化氫一樣臭和有毒時，為什麼它可以被用作"生命的标志"？

事實證明，人類隻在太陽系大型氣态行星的高溫高壓大氣層深處發現了磷酸氫，而岩石行星的高度氧化表面和大氣層可以迅速破壞磷酸氫。

例如，在我們的星球上，磷酸氫的生産僅與人類工業生産或厭氧微生物活動有關。

光譜缺失的程度估計為金星雲中磷酸氫的20 ppb，或每十億個分子中有20個磷酸氫分子。

原始論文寫道："金星磷酸氫的存在很難在穩态化學和光化學途徑的分析中解釋。金星的大氣層，雲層，地面，地面，閃電，火山或隕石不被稱為非生物。"

根據模拟，在金星的溫度和濃度下，光化學途徑在這個濃度水準下産生磷酸氫氣體，反應速率差四到六個數量級。

也就是說，這不僅暗示了金星雲層中存在生命，而且也可能是活生生的生命，并且正在不斷産生磷酸氫來抵消快速分解的過程。

該論文的結論是："磷酸氫可能來自未知的光化學或地球化學過程，或者來自生命，類似于地球上磷酸氫的生物來源。"

在懷疑的聲音出現後，最初的團隊重新分析了資料，承認一些積極的結果可能是由二氧化硫而不是磷酸氫引起的。

然而，研究小組堅持認為，在排除了最初的錯誤處理之後，金星雲中磷酸氫的證據仍然存在，隻是豐度已經下降到原始估計的七分之一。

對立面的聲音

雖然最初的論文以謹慎的方式結束，但它并沒有直接說金星上有生命。但退一步說，這個磷酸氫信号真的存在嗎？

原始論文中使用的資料來自兩個毫米波（30GHz至300GHz）/亞毫米波望遠鏡，夏威夷的麥克斯韋望遠鏡（JCMT）和智利的阿塔卡馬望遠鏡（ALMA）。

2020年12月1日，荷蘭萊頓大學觀測天體實體學教授Igas Snellen和其他學者在天文學和天體實體學中發表了"Reanas Snellen在金星267 MHz ALMA觀測：沒有顯着檢測到磷酸氫"（重新分析金星的267 GHz ALMAs沒有統計顯着性）。

該團隊認為，原始論文中使用的12階多項式來拟合資料會引起噪聲，這相當于增強信号。這種資料處理還可以産生其他五個強信号。

當荷蘭團隊以自己的方式重新處理ALMA資料時，磷酸氫信号的可靠性僅為通常統計要求的2倍。簡而言之，ALMA望遠鏡的267GHz信号并不表明它來自磷酸氫，而是使用他們認為更可靠的資料處理方法。

2020年12月24日，比利時皇家空間與高層大氣實體研究所（比利時皇家空間航空研究所）在《天文學與天體實體學》上發表的一篇論文中，Trompet等人聲稱在金星的高層大氣中沒有發現明顯的磷酸氫氣體。

他們引用了歐洲航天局金星探測器Sunshare紅外光譜儀（SOIR）的情況證據。在2006年6月至2014年12月期間，金星快車觀測到金星高層大氣覆寫現象的750倍以上。當陽光穿過金星的大氣層時，它會從大氣分子中吸收一部分能量，在光譜中留下特殊的暗線，推測金星大氣層的組成。

該論文說，沒有發現磷酸氫的證據。對于原始研究宣布發現磷酸氫的金星大氣層，該團隊計算出磷酸氫氣體的最大豐度為0.2 ppb，比20 ppb低兩個數量級。

但即使金星的"生命星座"最終坐在烏龍上，讨論也是積極的。我們是否看得太遠，忽視了我們的鄰居？美國和蘇聯一度熱衷于金星探測，但由于環境惡劣，探測器經常被迅速報廢。後來，人類對煉獄星球失去了興趣，專注于火星及其他地區。人類最後一次在金星上研究磷是在1985年，當時蘇聯的織女星II降落。

目前，下一個排名第一的金星探測器是印度，預計将于2023年左右發射。

負責編輯：李躍群

校對：張燕