李忠东
9月14日，欧洲南方天文台发布的一张金星的艺术效果图，小图中展示了磷化氢分子。金星是离地球最近的行星。
2020年9月14日，英国《自然·天文学》杂志发表了一篇由英国卡迪夫大学天文学教授简·格里弗斯团队和美国麻省理工学院天体物理学家萨拉·西格尔团队联合发布的研究论文，宣布首次在金星大气中探测到了磷化氢气体。虽然这无法作为存在微生物生命的有力证据，但意味着金星上可能发生着未知的光化学或地球化学过程，金星大气层中或许存在着某种未知形式的生命，由此开启了一个研究金星和其他行星生命活动的新窗口。不少科學家对这项研究结果倍感兴奋，有人不禁提出：一直以来，人类是否忽视了这颗除火星外最像地球的行星？磷化氢浓度20ppb
虽然这项研究最近才发布，但是该国际研究团队3年前就开始研究金星的大气成分。2017年，研究人员使用位于夏威夷的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜（JCMT）的一台光谱仪来分析金星大气的化学构成，探测到了磷化氢的光谱指纹。2019年，他们又通过位于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵（ALMA）对这些探测结果进行了确认。这2台望远镜都能观测到从远红外线到微波的亚毫米波长，科学家们凭借它们对具有独特“吸收线”的磷化氢进行分辨之后，确定了这种化合物的存在。相关数据显示，金星大气中的磷化氢浓度约为20ppb。ppb指的是十亿分比浓度，相当于10亿颗空气分子中含有20颗磷化氢粒子。
磷化氢的化学分子式是PH3，是一种比空气还要重的气体，无色但有毒。当磷化物产生了磷化氢气体时，会伴随着一阵类似大蒜或者腐鱼味。磷化氢一般很难通过天然的环境来生成，相反很容易在生物代谢中生成，尤其是在缺氧情况下。地球上产生的磷化氢与生命有关，都是由厌氧微生物产生的。一般存在于企鹅等动物的肠道，或是沼泽等缺氧环境中，是厌氧生物代谢活动的副产物。科学家认为，磷化氢在自然情况下不会自发形成，唯一已知的来源只有人类的工业制造活动。2019年，科学家就把磷化氢气体作为人类探寻外星生命时的“生物标记”之一，没想到事隔一年就在金星大气层中发现了这种化合物。
研究团队对从金星大气中探测到的磷化氢进行了详尽的分析，设法弄清它究竟是来自生物本身还是其他的化学反应，是来自地面还是空中。该研究论文的主要作者、英国卡迪夫大学天文学家简·格雷夫斯说：“我们评估了可能在金星大气中生成磷化氢的各种非生物来源，如火山活动、陨石、闪电和各种类型的化学反应，但没有一个可行。”而论文作者之一、EAPS研究科学家贾努斯·佩特科夫斯基表示：“这意味着要么存在生命，要么存在某种我们不希望发生在岩石行星上的物理或化学过程。”
论文作者之一、麻省理工学院地球、大气和行星科学系（EAPS）分子天体物理学家克拉拉·索萨-席尔瓦指出，就我们目前对金星的了解而言，虽然听起来有些难以置信，但是在金星大气中检测到磷化氢最合理的解释就是有生命存在。证实这项研究很重要，因为这不仅意味着地球并不孤单，而且也意味着生命在宇宙中具有一定的普遍性，银河系中一定还有星球居住着其他生命体。但她也强调，将磷化氢的发现解释为有生命迹象，应该是无法给出其他解释情况下的“最终解释”。所以，研究团队得出结论：除了生命存在之外，无法解释金星大气中检测到的磷化氢。新的发现带来新的疑问，同时又给科研人员开辟了新的视角。他们计划进一步开展观测和模拟，寻找金星大气中“生物造磷”的可能性。在另一项研究中，贾努斯·佩特科夫斯基等人探索了一种可能性，即金星大气层的下层，可能对假想的金星生物圈的生存至关重要。他们认为，金星大气中可能存在生命循环。任何空中的金星生命都与地球上的生命有本质的区别，因为金星上的液体介质并不像地球上那样是水。
如今，苏萨-席尔瓦和詹森·迪特曼正领衔另一个研究项目：用其他望远镜进一步证实探测到的磷化氢。他们还希望能在金星的大气层中绘制出这种分子的分布图，以观察其信号是否存在每日或季节性的变化，从而暗示生命活动。从技术层面来看，科学家以前在金星的大气层中也发现过生物分子，但是这些分子除了与生命有关外，还与其他“1000种物质相关”。磷化氢之所以特别，是因为若没有生命就很难在岩石行星上产生。地球是唯一一个被发现有磷化氢的类地行星，而地球存在生命。“温和区”适宜生存
金星是距离地球最近的行星，但一直以来科学家更多地将寻找生命迹象的目光投向火星，希望能在那里寻找到地外生命，然后建立人类可移居的生存家园。金星之所以受到的关注较少，原因在于那里环境严苛，地表环境对生命极不友好，且到达金星要比到达火星困难得多。此前，日本“拂晓号”金星探测器发回的数据表明，金星的大气构成和动力学情况远比人们之前预想的更为复杂，一般生命难以生存。对此，美国麻省理工学院行星专家萨拉·西格尔形容道：“对于任何生命来说，金星都是一个非常具有挑战性的环境。”
在宇宙中，金星与地球最为相似，其半径只比地球半径小300千米，体积是地球的0.88倍，质量为地球的4/5。但是，金星在地表环境上却与地球有着天壤之别，被称为地球的“暗黑姐妹”。在金星浓厚的大气层中有96% 以上是二氧化碳，缺乏营养物质，弥漫着厚实且令人窒息的“硫酸云”。大气压强是地球上的93倍，差不多是地球上海面之下1000米处的压力。失控的温室效应让金星成为太阳系中最热的行星，表面温度超过400°C，像个足以让铅融化的烤炉，与地球表面温度相比简直是“炼狱”。1970年，苏联在金星上降落了“维纳7号”航天器，它是第一个将数据传回地球的探测器。但“维纳7号”航天器在灼热的高温下，几秒钟内就被融化了。之后发射的“金星14号”航天器成功拍摄到金星表面的图片，但它只“存活”了57分钟。1967年，美国的“水手5号”探测器成功登陆金星，也只“幸存”了93分钟。
在大部分人的认知里，金星上是绝对不会存在生命的。然而，科学家并不这样认为。早在53年前，著名天体物理学家卡尔·萨根和哈罗德·莫罗维茨就提出，在超过20亿年的时间里，金星和火星上可能存在海洋和适宜生命出现的环境。但随着某些突发事件的出现，平衡被打破了，金星和火星失去了大部分的水。但在这些灾难发生之前，生命有可能已经出现，并可能在火星上躲藏于地下，或在金星的高空云层中幸存下来。
金星的环境对于任何生命而言都非常具有挑战性。不过，金星大气层中隐藏着一片与地球表面相似，且相对适宜生存的区域。那就是距离表面53～62千米以上的大气层环境。当气压下降到1个地球大气压左右，温度下降到30°C左右，就可称作“温和区”。 科学家猜测，如果金星大气层中确实有生命存在，那将是一种空中形态的生命，那里可能是它唯一能生存的地方。而这次国际研究团队正是在“温和区”观察到了磷化氢信号，也就是被其他人认为可能适合居住的地方。生命有机体飘浮在金星的云层中，这是难以想象的可能性。这可能表明，即使是在宜居带边缘的行星，也可能具有适合居住的大气层。
日本“拂晓号”金星探测器拍摄的金星硫酸云层（伪色）“拂晓号”金星探测器用红外热像仪拍摄的这张金星影像中，黑暗的高空云遮盖了明亮的中高云。正使科学家们为之着迷的是在温带中空云层中检测到的磷气，它们可能具有生命的印记。
探测应优先考虑金星此前，不少研究都声称发现了外星生命的痕迹，比如在火星的大气层中曾检测到甲烷。可是进一步的调查证实，这些痕迹都可以通过非生物过程产生，迄今科学家还未在任何地方发现外星生命。因此，对于在金星大气层中探测到磷化氢踪迹这个非常初步的观测结果，不少科学家持谨慎态度，认为磷化氢也并不是生命存在的有力证据，也不能排除磷化氢的非生物来源。
英国伦敦帝国理工学院天文物理学家戴维·克莱门茨认为，这项发现还只是个间接证据，还无法证明金星真的有生命存在。当然，空气中明显飘散着某种物质，这可能暗示着什么。而康奈尔大学天文学系主任乔纳森·兰尼尔认为，除了金星有自己的微生物外，还存在一种可能性，微生物是在地球或火星（如果火星上有生命的话）对金星的撞击中，从岩石物质中被释放出来的，这种撞击在太阳系早期较为常见。另一种可能性则较令人扫兴，他认为金星上的磷化氢可能来自太空探测器的污染。20世纪70-80年代，苏联和美国的探测器曾先后降落在金星表面，可能导致了污染。
即便如此，美国威斯康星大学麦迪逊分校的行星科学家桑杰·利马耶仍对这一发现感到兴奋，认为值得继续进行搜索。苏萨·席尔瓦说道：“有趣的是，这可能表明金星大气中正在发生某种奇怪的事情，但究竟是外来化学物质还是生命，我们需要去探索并找出答案。幸运的是，金星就在地球旁边，真的可以去看看。”
研究团队试图证实这种分子可能有一个自然、非生物的起源，就目前而言研究暂时陷入僵局。但他们认为，考虑到现有对金星的所有了解以及那里的条件，还没有人能够提出一种非生物途径来得到磷化氢的方式，也没有人能够解释已经被探测到的磷化氢是否意味着生命存在。
简·格里夫斯认为，对金星的进一步探索不可或缺，科学家将使用不同类型的地面望远镜进行确认。不过，科学家使用这些仪器观测可能无法回答以下这些重要的问题：是什么物质产生了这种气体？是某种未知的地质化学过程，还是降落在金星上的硫酸雨中含有的某种微生物？探测金星的关键在于对其大气层的探测，这正是世界主要航天机构正在计划中的探索行动。如果可以释放类似于气球探测器，随意改变其在金星上的高度，就可以对不同高度的大气层进行探测，那么也许就能发现隐藏其中的生命。萨拉·西格尔提出，如果太阳系外的岩质行星也被发现存在磷化氢气体，那么说明这种化合物可能是存在生命的象征。然而，太阳系外的岩质行星不仅数量众多，而且距离地球十分遥远，这可能要等到美国宇航局研发出詹姆斯·韦伯望远镜后才能进行观测和探索。
美国宇航局局长吉姆·布里登斯廷在推特上表示，这项发现是迄今研究外星生命最重要的进展，是时候优先考虑金星了。对于金星，目前尚无明确的探测任务，但磷化氢的发现无疑将推动金星探测事业的发展，未来我们应该会看到探测器在金星大气层中作业，从而确定金星上是否存在生命。目前，美国宇航局正在考虑的任务之一就是向金星发射大气探测器，可能会在10年后执行。这项任务的核心名为“金星深层大气惰性气体、化学和成像调查+”任务，将让直径为1米的蓝色金属球穿越金星的大气，最终到达其表面。该探测器将配备與“好奇号”火星车所携带仪器相似的设备，它们将提供有关金星大气成分的详细数据。
