[科普中国]-磷化氢

2020年9月14日，英国卡迪夫大学教授简·格里夫斯与其同事们在《自然-天文学》杂志上发表的一项研究揭示了在金星大气中，存在磷化氢痕迹所特有的光谱特征。科学家们表示，这种气体的发现意味着金星上可能有生命体存在。磷化氢为什么能作为金星存在生命的依据？外星生命真的远在天边，近在眼前吗？金星又能否成为人类的“后花园”？

一、磷化氢是什么？

（一）磷化氢的理化性质

磷化氢（PH3）是一种无色、易燃、略带腐鱼臭或大蒜味的气体。同时，磷化氢也是一种可被人体吸收相当快的剧毒气体，空气中浓度达到1390mg/m3即可使人迅速死亡。

（二）地球上磷化氢的来源

磷化氢虽剧毒，却与生命息息相关。自然界中，磷化氢有两种产生途径：一种是自然现象，比如闪电和火山活动，但这种途径产生的磷化氢的量十分有限。另一种是生物机制，即在一些厌氧微生物的代谢酶的作用下，还原降解有机磷、无机磷等进而生成磷化氢。地球上，磷化氢排放的重要来源是人类活动：由于其对好氧生物的广泛毒性，磷化氢被广泛应用于杀鼠剂和杀虫剂。因此，在金星这样的岩石星球上，磷化氢的产生很有可能取决于生命，无论是人类还是微生物。

二、磷化氢是怎么在金星大气层被发现的？

格里夫斯教授的团队首先使用夏威夷的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜（James Clerk Maxwell Telescope）在金星上发现了磷化氢，然后利用智利的阿塔卡玛大型毫米波天线阵（Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array）确定了这一物质的存在。磷化氢有一条独特的“吸收谱线”，使这些射电望远镜可以在波长约为1毫米的情况下分辨出它。这种气体可以在金星中纬度地区上空大约50-60公里的高度观测到。

三、“移居金星”可能吗？

（一）“金星生命”的猜想

金星的体积约为地球体积的85.5%，质量约为地球质量81.5%；两者的大小和质量都相差无几。因此，很多人都幻想过，说不定有朝一日人类能移民金星。

尽管金星的大气中充满了硫酸和高浓度的二氧化碳，但在云层的中部，仍存在与地球温度和压力都类似的地带：这里有阳光，水和有机分子，满足微生物生存的一切所需。研究人员推测，在其他类地行星上发现磷化氢，表明可能存在外星生物的新陈代谢。如果磷化氢确实在金星云层中漂浮，那么它的存在表明了两个有趣的可能性：外星生命体巧妙地将磷原子和氢原子连接在一起；或者通过某种完全出乎意料的化学方法，磷化氢在没有生命的情况下被合成了。

（二）人类的“第二家园”？

即使金星大气中存在生命，也只是一些外星微生物，并不意味着金星有着人类能够生存的环境，移民金星更无从谈起。这个危机重重的星球能够以多种方式杀死地球人。

第一个因素就是高温，金星表面的平均温度约为470℃。登陆金星，就相当于进了一个加热的油锅。 第二个因素则是高压，金星表面的大气压大概是地球大气压的92倍，简单打个比方，这相当于在一个人身上压了一辆坦克。再有就是可怕的酸雨，金星上时不时就会下一场规模浩大的硫酸雨，那是真真正正的浓硫酸，能迅速致人死亡。

四、新的旅程

虽然人类目前无法将金星作为“移居星球”，但磷化氢的发现有非凡的科学意义，会成为寻找移居星球和外星生命的新方向。对金星探索的新计划也将提上日程。

其中包括由卫斯理大学的吉尔莫尔（Gilmore）领导并精心设计的多宇宙飞船概念，它将作为下一个十年对太阳系探索的优先事项。吉尔莫尔（Gilmore）的概念包括几个轨道飞行器和一个基于气球的空中平台，可以仔细研究金星的大气层并寻找生命的迹象。在近期的计划中，名为DAVINCI+的研究金星深层的大气的任务将于2021年进行。

虽然科学技术的进步给了我们对外星生命和移居星球的无限期望，但在目前的条件下，地球仍是我们唯一的家园。不论何时，爱护地球生态环境，保护孕育我们的母星，都是我们义不容辞的责任。

参考资料

[1]金星上有生命？科学家在其大气层中发现微量磷化氢. 中国新闻网. 2020.09.15

[2]溥奎，李胜兵主编,中小学生万有文库 科学·产业,黄山书社,2010.06,第80页

[3]朱子扬，龚兆庆，汪国良主编,中毒急救手册 新世纪版,上海科学技术出版社,2007.06,第1001页

[4] “移居金星”为啥不可能？它的环境恶劣到超乎想象……. 中国新闻网. 2020.09.16

[5]封颖, 王强, 姚子伟, et al. 自然界中磷化氢的分布及影响因素研究[J]. 高技术通讯, 2009, 19(006):650-655.

[6] ClaraSousa-Silva, Sara Seager, Sukrit Ranjan, Janusz Jurand Petkowski, ZhuchangZhan, Renyu Hu, and William Bains.Astrobiology.Feb 2020.235-268.

[7]Possible signof life on Venus stirs up heated debate. National Geographic. 2020.09.14

[8]金星重大发现：高空云层存在磷化氢引发生命猜想. BBC NEWS中文. 2020.09.15