艺术家描绘的金星炎热贫瘠的景观。图片来源：美国太空网
科技日报记者 张佳欣
金星与地球大小相似，但表面如同炼狱，温度足以熔化铅，云层由腐蚀性硫酸组成。
4年前，英国伦敦帝国理工学院天体物理学家戴夫·克莱门茨带领的团队，在金星的大气层中意外发现了一种在地球上象征着生命的气体——磷化氢，这一发现引发了争议，随后的观测未能证实这一发现，质疑声随之而来。
如今，当初发现磷化氢的同一研究团队带着更多观测数据回归。这些数据近期在英国赫尔市举行的英国皇家天文学会会议上首次公布。研究人员表示，新的数据提供了更有力的证据，证明金星的大气层中存在磷化氢。此外，他们还在金星大气中发现了另一种特殊气体成分——氨。
是否存在磷化氢有争议
在地球上，磷化氢是一种由腐烂的有机物或细菌产生的、有恶臭的有毒气体；而氨气则是一种自然存在于环境中的具有刺鼻气味的气体，也主要是由细菌在分解动植物过程中产生的。磷化氢和氨气都被认为是生物标志物。
克莱门茨说，像地球、金星和火星这样的岩石行星，大气层中氧气占据主导地位，因为它们没有足够强的引力“留住”氢气，氢气很容易逃逸到太空。
2020年，克莱门茨团队发表了在金星上发现磷化氢的论文。然而，随后的研究对该结果提出了质疑，认为所谓的磷化氢实际上可能是普通的二氧化硫。欧洲“金星快车”探测器、美国国家航空航天局红外望远镜设备和现已废弃的同温层红外线天文台（SOFIA）等仪器也未能重复磷化氢的发现。
但克莱门茨表示，他利用来自阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列的新数据排除了二氧化硫是污染物的可能性，并指出其他观测中未发现磷化氢的原因在于时间。“事实证明，我们所有检测到磷化氢的观测都是在金星大气层从夜晚过渡到白天时进行的。”他说，“所有未检测到磷化氢的观测都是在由白天到夜晚时进行的。”
白天，太阳的紫外线会分解金星上层大气中的分子。“所有的磷化氢都消失了，所以才看不到它。”克莱门茨说，唯一的例外是SOFIA，该观测台在夜间进行了观测。
氨能让金星更宜居吗
金星上存在氨，则是一个更令人惊讶的发现。其来源与磷化氢一样不明朗。然而，如果金星大气中真的存在氨，那么它可能会为微生物提供在极端环境下的生存条件。
克莱门茨表示，金星云层由液滴组成，但它们并非是水滴，里面溶解了大量的二氧化硫，这使得它们变成了浓度极高的硫酸，对人类以及人们所知的地球上的任何生命形式（包括能在极端酸性环境中生存的极端嗜酸菌）来说都是致命的。
然而，这些酸性液滴中的氨可作为一种缓冲剂，将酸度降低至足以让一些已知的地球细菌生存的水平。
近期研究还发现，氨基酸在高浓度的硫酸中仍能保持稳定，这证明生命有能力在这样的条件下生存。
尽管发现了磷化氢和氨的存在，但研究人员认为，这并不能作为金星上存在微生物生命的证据，因为对金星的状态还知之甚少，只有通过对金星大气层内直接观测才能获得最确凿的证据。
应保持审慎乐观态度
克莱门茨认为，磷化氢和氨可能都是通过金星上层大气中某种罕见的光化学反应产生的。反应过程为太阳紫外线分解分子，分子碎片形成磷化氢和氨。但至今还没有人观察到这一过程，甚至在实验室中也没有。
另一种可能性是，磷化氢是由金星火山产生的。
英国阿伯丁大学行星科学教授哈维尔·马丁-托雷斯表示，关于磷化氢和氨的新数据虽令人瞩目，但应持审慎乐观态度。他认为，金星云层中检测到磷化氢和氨令人兴奋，但这只是解开金星大气层奥秘漫长过程的开始。
英国伦敦大学学院物理与天文学系凯特·帕特尔表示，科学家目前对金星大气化学的理解无法解释磷化氢存在的原因。值得注意的是，进行磷化氢测量的团队并没有声称在金星上发现了生命。如果金星上确实存在磷化氢，就可能表明有生命存在，或者表明金星大气中存在人们尚未理解的化学过程。
据报道，欧洲空间局木星冰卫星探测器将于明年8月飞越金星。美国国家航空航天局计划2028年至2030年间执行两项金星探测任务。届时，这些任务或将帮助揭开金星大气层磷化氢和氨来源的神秘面纱。