金星生命記号，竟是資料處理錯了？科學家們用論文“錘”論文

澎湃新聞記者 虞涵棋

470攝氏度，90倍地球大氣壓，下的“雨”都是硫酸，這樣的金星竟然會有“生命記号”？别說很多吃瓜群衆不信，不少科學家們也提出了質疑。

自9月14日英國卡迪夫大學、劍橋大學、曼徹斯特大學、美國麻省理工學院等機構聯合在《自然-天文學》（Nature Astronomy）上發表了題為《金星雲層中的磷化氫氣體》（Phosphine gas in the cloud decks of Venus）的爆炸性論文（下稱“原論文”）後，地球人冷落了很久的這個鄰居熱度直升，同時，潑冷水的也大有人在。

科學界最光明正大的較量，就是用論文來回擊論文。ArXiv這個科學家們在發表論文前預先上傳草稿的網站，成了“有理有據”交火的主戰場。

10月19日、10月27日、10月28日，ArXiv上陸續出現了三篇反駁原論文的文章，分别來自一個荷蘭團隊、美國國家航空航天局（NASA）團隊和一名英國教授。

三篇反對文章的破論點基本上相同，直指原論文的資料處理方式不妥，容易造成虛假結果。他們使用獨立的分析工具對望遠鏡原資料戶進行重新檢驗後，先别說金星的“生命記号”是否來自于生命，該“記号”本身就不再存在了。

要知道，現代的天文學家已經不是在直接“看星星”，而是在“看資料”。望遠鏡并非像相機一樣直接拍出星星的照片，而是傳輸海量的光譜資料。天文學家們要做的，就是埋頭在這些資料裡挖掘蛛絲馬迹，看看能不能講出一個符合某種理論模型、同時邏輯上也講得通的故事。

這裡面涉及到複雜的資料處理過程，最終資料和故事的比對程度，統計學會給出評估。達到了一定的數學标準，才能算得上一個可靠的故事。

那麼，原論文到底是講了一個怎樣的“故事”呢？

原論文的說法

簡單來說，我們可以想象光譜就像一把梳子，每個梳齒依次代表不同頻率的光波。

當這把梳子“梳”過金星的大氣層，裡面的一些化學物質會吸收特定頻率的光波，把那幾根對應的梳齒折斷了一些。

是以，科學家們觀察一下最後梳子上斷了哪幾根梳齒，缺失的長度有多少，就可以推理出金星大氣層上有哪些化學物質，含量有多少。

原論文發現，是267吉赫茲（GHz）這根“梳齒”缺了很明顯的一部分。他們認為，這根梳齒對應着的化學物質是磷化氫（PH3）。

同為氧族氫化物，磷化氫和更為著名的硫化氫一樣惡臭且劇毒，為什麼可以作為一種“生命記号”呢？

原來，人類目前隻在太陽系大型氣态行星的高溫高壓大氣層深處找到過磷化氫，而岩石星球高度氧化的表面和大氣層會快速破壞掉磷化氫。

例如，在我們的地球上，磷化氫的産生隻與人類工業生産或厭氧微生物活動相關。

而從光譜的缺失程度來估算，金星雲層中的磷化氫豐度為20ppb，即每十億個分子中有二十個磷化氫分子。

原論文寫道：“窮盡穩态化學和光化學路徑分析，金星磷化氫的存在難以解釋。金星大氣層、雲層、地面、底下、閃電、火山或隕石傳輸都沒有已知的非生物産生方式。”

根據模拟，在金星的溫度和濃度下，光化學路徑要産生這個濃度等級的磷化氫氣體，反應速率還差了4到6個數量級。

也就是說，金星上的磷化氫濃度難以人類現有的化學知識解釋，這不僅暗示着金星雲層中有生命存在，而且可能是活着的生命，還在源源不斷地産生磷化氫，以抵消快速分解的過程。

論文得出結論：“磷化氫可能來自未知的光化學或地質化學過程，或是生命，類似于地球上的生物源磷化氫。”

反方的聲音

盡管原論文的結論下得很謹慎，并沒有直接說金星上有生命。但退一步講，這個磷化氫信号真的存在嗎？

原論文所用的資料來自兩台毫米波（30GHz至300GHz）/亞毫米波的望遠鏡，分别是位于夏威夷的麥克斯韋望遠鏡（JCMT）和位于智利的阿塔卡瑪望遠鏡（ALMA）。

10月19日，荷蘭萊頓大學觀測天體實體學教授Ignas Snellen等四名荷蘭學者率先在ArXiv上傳第一“錘”：《對金星267兆赫ALMA觀測結果的再分析：未顯著探測到磷化氫》（Re-analysis of the 267-GHz ALMA observations of Venus No statistically significant detection of phosphine），

“錘”的是對ALMA資料的處理方式。

該團隊認為，原論文用以拟合頻譜通帶部分的12階多項式會導緻虛假結果。用這種“配方”的話，還可以制造出其他5種強信号。

荷蘭團隊用自己的方法重新處理ALMA資料後，磷化氫信号的可靠度就隻有2σ，達不到統計學的通常要求了。一言以蔽之，荷蘭團隊用上他們認為更靠譜的資料處理方法後，ALMA望遠鏡提出的267GHz信号不能說明是來自磷化氫的。

論文中還注釋稱，原論文作者們已經通知大家，對ALMA資料處理腳本進行了更新。與此同時，ALMA科學檔案的資料也正在進行相同的校正。經重新處理後的資料不再包括原論文報告的強波紋，與荷蘭團隊的發現相印證。

10月28日，英國赫特福德大學教授馬克·湯普森（Mark Thompson）在ArXiv上傳了一篇題為《金星267赫茲JCMT觀測結果的統計可靠性：沒有磷化氫吸收的顯著證據》（The statistical reliability of 267 GHz JCMT observations of Venus: No significant evidence for phosphine absorption）的文章。

他質疑JCMT資料結果的點和荷蘭團隊質疑ALMA資料結果的點完全相同，就是多項式拟合。湯普森發現，多項式拟合過程也會導緻JCMT光譜數顯假陽性結果。是以，JCMT金星光譜中并沒有明顯的磷化氫吸收證據。

美國國家航空航天局科學家Geronimo Villanueva等27人長傳的文章标題更簡潔直接：《金星大氣中沒有磷化氫》（No phosphine in the atmosphere of Venus）。

由于“嚴重的基線校準問題”，NASA團隊認為ALMA資料中的磷化氫信号是無效的。他們同樣經使用了不同的分析工具進行獨立的校準和分析，沒有觀察到磷化氫的蹤迹。

JCMT望遠鏡觀測到的所謂的磷化氫特征可以通過中等豐度（約100 ppbv）的二氧化硫來解釋，而後者更為正常合理。

此外，如果ALMA或者JCMT望遠鏡中的信号确實是磷化氫，那磷化氫必須出現在70公裡以上的高度，與它們的光化學網絡完全不符。

熱度PK冷水

值得一提的是，NASA團隊已在10月21日将文章發送給原論文第一作者Jane Greaves及《自然-天文學》編輯Luca Maltagliati。10月26日又投向了《自然-天文學》的“續議事項”（Matters Arising）版塊。

“續議事項”是《自然》在2018年底上線的闆塊，如果對此前《自然》發表過的論文出現特别有趣、及時的同行評論或闡釋，即可以“續議事項”的形式刊登。與此同時，被評論原文的作者獲得一次回複機會。如果編輯部認為該回應“建設性地推進了讨論”，就會将回複文章與“續議事項”文章同期發表。

荷蘭團隊和湯普森則已分别将論文投遞給《天文與天體實體》（Astronomy & Astrophysics，A&A）和《英國皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society，MNRAS），都是天體實體學領域的頂級期刊。

看來，“金星生命記号”這個吸引人的科學話題，很快就會正式開播“第二季”。

責任編輯：韓聲江

校對：栾夢