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去年英國皇家天文學會的科學家在金星的大氣層中檢測到了磷化氫的存在，并且大氣層中磷化氫的濃度超過了非生物機制所能產(chǎn)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。那么，金星上存在生命嗎？磷化氫為什么會被作為生命存在的證據(jù)？

今天就和大家說說這件事。個人的看法：只能說是一種可能，并不意味著絕對。為什么？請往下看。

01，磷化氫到底是個什么東西？

這次金星發(fā)現(xiàn)的PH3（磷化氫）到底是個什么東西呢？其實它是一種基于地球認知的生命氣體。

磷化氫是一種無色、劇毒、易燃的儲存于鋼瓶內的液化壓縮氣體，化學式為PH3。

不過這種氣體并不一般，因為，它一般不容易生成?；蛘哒f，它一般很難通過天然的環(huán)境來生成。

而與之對應的是，這種氣體很容易在生物代謝中生成，尤其是在缺氧情況下，厭氧生物會生成。在大家熟知的自然厭氧環(huán)境以及污水和垃圾填埋氣體中會有這種有毒氣體的存在。

比如下圖是用豬糞發(fā)酵時候產(chǎn)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(huán)境，沒有生物的話，生成PH3，就有點麻煩了，

比如工業(yè)上制備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(huán)境中，是缺乏足夠強的還原劑來直接將磷酸鹽轉化為磷化氫。正因為如此，大家才認為，這種氣體，應該是生命活動的痕跡，或者干脆說，是厭氧生物的產(chǎn)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。

比如下圖是多個研究檢測到的大氣中磷化氫的含量[1]。

至于為什么不用其他氣體，主要還是在于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？

那么我們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，我們并沒有直接的證據(jù)表明金星存在厭氧生物。

事實上，到目前為止，我們并沒有獲得任何的外星體存在任何生物，所以，真正要確定，那么需要我們捕獲到金星的微生物。

2，磷化氫是否可以作為生命的金標準？ 這一點我認為是值得商榷的。

盡管我們一般認為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，這個證據(jù)鏈是不完整的。

3，不只是金星

事實上，木星湍流大氣中也發(fā)現(xiàn)了PH3。

但是眾所周知，木星是個氣球。而木星的ph3是在其熾熱的內部形成，并與上層大氣中的其他化合物發(fā)生反應。

03，為什么說金星可能存在生命？

那為什么說金星可能存在生命呢？這是基于地球的認知，我們認為，PH3應該是厭氧生物的產(chǎn)物。而這次金星的發(fā)現(xiàn)，似乎符合了這個推測[2]。

下圖是這篇文章的核心證據(jù)：

10 ppb的磷化氫，當然，作者也排除了一些其他因素，比如氣體反應，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(chǎn)生PH3等等，認為生物產(chǎn)生的可能性更大。

當然，金星環(huán)境并不是大家認為的那么惡劣。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。

那么金星的生命可能處于地球這個時期——35億年前的地球。

那個時候，地球上可能是大量的厭氧菌，直到32億年前，地球才開始有了光合作用大量出現(xiàn)，把氧氣釋放出來。

04，關于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]。

他們首先對比了金星和地球的大氣光譜情況，發(fā)現(xiàn)二者是相反的。因為地球大氣是有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(fā)現(xiàn)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(fā)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比較瞅瞅呢？

對比大腸桿菌（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，如果金星的云層確實蘊藏著生物，那么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

于是，咱朝著金星有生物的這個假設繼續(xù)放飛，進一步計算金星如果存在厭氧生物，那么它們產(chǎn)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(xiàn)象，而且形成如此高濃度，理應是由大量的厭氧生物產(chǎn)生的。

2，按照金星的運動軌跡，理論上應該有持續(xù)不斷地厭氧生物在產(chǎn)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于生成生命的。

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冰凍，但是并不見得會殺死微生物。

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。

于是，他們做了一個假設推論：金星可能是有厭氧生物持續(xù)生成PH3。

最后，尋找地外生命一直是仰望星空的一個重要意義。宇宙這么大，我們理應不孤獨。

1、Glindemann, Dietmar, Ulrich Stottmeister, and Armin Bergmann. "Free phosphine from the anaerobic biosphere."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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