金星上是否发现了微生物生命?

地球大气中是否存在微生物生命’最近的邻居,金星?一个国际天文学家团队发现了初步但很有说服力的证据。

分子=由小杆连接的小球-插图,背景为新月形行星。

艺术家’插图描绘了新发现的分子  in Venus’大气层。在地球上,据科学家所知,只有两种生产膦的方法:在实验室中人工生产或通过活微生物生产。图片来自ESO / M. Kornmesser / L.Calçada/ NASA / JPL-Caltech / 皇家天文学会/署名:CC BY 4.0。

在周一取消对Google的禁运之前,本文意外地进入了Google搜索。 地球天空对于由此造成的任何困惑或失望深表歉意。

我们大多数人都熟悉来自 亚瑟·柯南·道尔爵士,谁创造了角色 夏洛克·福尔摩斯:

一旦消除了不可能,无论多么不可能,剩下的一切都必须是事实。

当科学家宣布一项令人难以置信的发现时,这些话可能是恰当的:在金星大气中微生物生活的初步证据。

正如太空迷们所知,金星的表面灼热且不宜人,其温度足以熔化铅。它’你最后的地方之一’d期望找到任何一种生活。但是维纳斯微小微生物的暗示并非来自地球’的表面,而不是大气层,那里的条件可能与地球类似。

应该指出的是,这个新发现还没有 证明 生活在金星上。但是研究人员提出了令人信服的案例。

令人兴奋的发现来自美国和英国的麻省理工学院(MIT),卡迪夫大学,曼彻斯特大学等的科学家。 简·格里夫斯 加的夫大学的领导了这项研究。上周,皇家天文学会(RAS)通过Zoom向记者提供了在线新闻发布会,其中三位研究人员在这里讨论结果。 RAS还发布了一份 新闻发布。科学数据是 已发表 在享有盛誉的 同行评审 日志 自然天文学 今天,2020年9月14日。

只要我们’ve known 关于金星的状况,很大程度上要归功于访问太空探测器,金星一直被认为是其中之一 最小 我们所知道的可能是维持生活的地方。灼热的温度足以熔化铅并压碎表面的气压–更不用说云中大量的硫酸–金星不受欢迎。

然而,一些科学家推测,在大气层中可能有更高的生命,在大气层中,温度和压力像地球一样。 温带地区。科学家是在这个区域发现的。

研究人员发现了什么?

Simply put, they found a gas 在金星’不应存在​​的大气,在地球上被认为是决定性的 生物签名。它’一种非常臭的气体,叫做 。据科学家所知,只有两种方法可以生产磷化氢,既可以在实验室中人工生产,也可以通过在无氧环境中生活的某些微生物生产。既然有’在金星上(我们知道)的任何外星实验室都会留下微生物。

研究人员使用 詹姆斯·克莱克·麦克斯韦望远镜 在夏威夷和 阿尔玛 智利的望远镜。

麻省理工学院的研究人员此前发表的研究表明,如果要在另一个岩石星球上发现磷化氢,那肯定是那里存在生命的迹象。这就是为什么这项发现如此具有启发性的原因。

但是,在宣布这一诱人证据之前,研究人员当然想尝试排除其他解释。他们考虑并测试了可能产生这种气体的多种情况 没有 生活,但是,正如他们承认的那样,他们空虚。 克拉拉·苏萨·席尔瓦 在麻省理工学院, 他的职业专长是研究膦,在 声明
:

很难证明是负面的。现在,天文学家们将思考无生命地证明磷化氢的所有方法,对此我表示欢迎。请这样做,因为我们将尽一切可能展示可产生膦的非生物过程。

在金星上找到磷化氢是意外的收获!这一发现引发了许多问题,例如任何生物如何生存。在地球上,某些微生物可以应对环境中多达5%的酸,但金星云几乎完全由酸组成。

在行星的五颜六色的云彩在空间。

来自日本的金星的伪彩色视图(以显示细节)’s 赤月 轨道器。图片来自JAXA / ISAS / 赤月 Project Team / 皇家天文学会/署名:CC BY 4.0。

合著者 贾努斯·佩特科夫斯基(Janusz Petkowski) 添加:

这意味着这就是生命,或者是我们不希望在岩石行星上发生的某种物理或化学过程。

我们确实经历了所有可能在岩石行星上产生磷化氢的途径。如果这不是生命,那么我们对岩石行星的了解将严重缺乏。

那’做出一个非常明确的声明。

格雷夫斯说:

这是一个纯粹出于好奇而进行的实验,实际上是利用JCMT的强大技术并考虑了未来的仪器。我以为我们可以排除极端情况,例如云层里塞满了生物。当我们在金星光谱中首次获得膦的提示时,真是震惊!

研究人员对数据进行了六个月的处理,然后才确信磷化氢确实存在。根据 安妮塔·理查兹(Anita Richards)英国ALMA区域中心和曼彻斯特大学:

让我们感到非常欣慰的是,金星处于与地球适当的角度时,ALMA的跟踪观察条件良好。不过,处理数据非常棘手,因为ALMA通常不会在像维纳斯这样的明亮物体中寻找非常微妙的效果。

有短的黑发的少妇在白色背景。

卡迪夫大学的Jane Greaves负责膦的研究。图片通过 卡迪夫大学.

格雷夫斯说:

最后,我们发现两个天文台都看到了同一件事,在适当的波长处吸收了微弱的磷化氢气体,其中的分子被下面的温暖的云层照亮。

威廉·贝恩斯 麻省理工学院(MIT)领导的研究试图评估在金星上制造膦的其他自然方法。一些想法包括阳光,从地表向上吹来的矿物质,火山或闪电,但这些都不能使它足够靠近任何地方。这些来源最多只能产生望远镜看到的磷化氢量的十分之一。所以 某事 正在产生更多的天然气。剑桥大学的保罗·里默(Paul Rimmer)说,为了产生金星上的磷化氢量,陆地生物只需要以其最大生产力的10%左右工作。

在地球上,磷化氢是由微生物产生的’不需要氧气。它们吸收磷酸盐矿物质,添加氢,最终排出磷化氢气体。由于金星在大气中几乎没有氧气,因此’另一个相似之处表明气体实际上是来自微生物。

由于金星的表面对于任何已知的尘世微生物而言都太热了,因此它们必须处于大气中。有一个温带地区,在地表以上48至60公里(约30至37英里)之间,温度范围为30至200华氏度(大约0至90摄氏度)。那’是金星上的可居住区域,恰好是发现磷化氢的地方。正如Petkowski指出的:

该磷化氢信号被完美定位在其他人猜想该区域可居住的地方。

有小山的大望远镜和在它后的满天星斗的天空。

夏威夷的James Clerk Maxwell望远镜是第一个在维纳斯大气中检测到磷化氢特征的望远镜。图片来自Will Montgomerie / EAO / JCMT / 皇家天文学会/署名:CC BY 4.0。

研究人员现在将跟进更多的望远镜观测,包括寻找可能与生命有关的其他气体。他们还想了解信号中是否存在每日或季节性变化,这些变化暗示着与生命相关的活动。 艾玛·邦斯(Emma Bunce)皇家天文学会主席提倡返回金星,他说:

科学中的一个关键问题是生命是否存在于地球之外,简·格里夫斯(Jane Greaves)教授及其团队的发现是这一探索中的关键一步。我特别高兴地看到英国科学家取得了如此重要的突破,这为返回金星进行太空飞行提供了强有力的证据。

佩特科夫斯基说:

从原则上讲,您可以拥有一个生命周期,使生命永远保持在云端。金星上的液体介质不是地球上的水,而是水。

科学家们还认为,金星在几十亿年前曾经更适合人类居住,甚至在失控的温室效应发扬光大之前就拥有了海洋。根据Sousa-Silva的说法:

很久以前,金星被认为拥有海洋,并且可能像地球一样可以居住。随着金星变得不那么热情好客,生活将不得不适应,他们现在可以处在狭窄的大气层中,在那里他们仍然可以生存。这可能表明,即使是在宜居区域边缘的行星,也可能具有带有局部空中宜居信封的大气层。

在深红色岩石表面上的浓红色云。

永远覆盖金星的厚云’表面是高酸性的,但是在某个区域,温度和压力与地球很像,因此微生物可能在那里存在。图片来自ESA / 天文学.

图表的不同颜色的大气层,带有箭头和线条以及文本注释。

The 温带地区 在金星’温度和压力更适合生活的气氛。图片来自Seager等。 (2020)/ 天文学.

云层中的这个可居住区域可能是金星微生物的最后避难所。那’s an 在credible –如果很难相信–认为,但是如果科学家们是对的,那么这就是历史上最令人惊奇的发现之一。知道不仅我们并不孤单,而且我们一直都在距离地球最近的星球上有邻居,这将是多么令人惊讶?从Souva-Silva’s 2019年文章 in 科学美国人 关于膦:

据我们所知,生命可能是广阔的生物学群岛中仅一个岛。我们的银河系中有各种各样的恒星,绕它们运行的​​是各种行星。仅地球就产生了数十亿个物种。因此,认为生命本身可以以各种意想不到的形式出现,这是一个很大的飞跃,这些意想不到的形式将诸如膦之类的奇怪分子充满了大气。有一天,我们可能会在其中一种气氛中检测到磷化氢。这些对我们来说不是好玩的地方。坦白说,我们可能会发现它们令人恶心。另一方面,这些星球的居民也可能会让我们感到恶心(需要克服行星际外交的问题)。 但是,如果我们在可居住区域的岩石行星上发现磷化氢,那里没有假阳性,那么我们将找到生命。

在那儿,她正在谈论在围绕另一颗恒星运行的系外行星大气中发现磷化氢的问题。但是,相同的基本情况也适用于我们太阳系中的其他岩石行星。尽管地表条件恶劣,但金星确实位于太阳边缘附近’居住区,恒星周围的区域,温度可能使液态水存在。

上个月,另一项研究 讨论过的天文学 杂志和其他地方,展示了理论上金星中微生物如何存在’通过在也含有一些水的硫酸滴内找到避难所来保护气氛。它们将在大气的不同层中循环,永远不会到达地面,并通过过渡到暂时的休眠状态而在最极端的条件下生存。

微小的椭圆形,沿着圆形路径穿过多层,带有线,箭头和文本。

拟议中的金星微生物生命周期’大气层。 (1)脱水的微生物以营养状态在金星的下雾层中生存。 (2)孢子被上升气流抬升到宜居的云层中。 (3)一旦被液体包裹,孢子就具有代谢活性。 (4)这些微生物分裂,液滴通过凝结生长。 (5)液滴长得足够大,以至于它们沉入大气中,由于温度升高,它们开始蒸发,促使微生物转化为漂浮在较低雾度层中的孢子。图片来自Seager等。 (2020)/ 天文学.

While the discovery is surprising, scientists have speculated for years that microbial life might exist 在金星’大气层。正如某些科学家所推测的,它甚至可以解释 不寻常的深色条纹 以某种方式吸收紫外线,称为“未知吸收体.”这些补丁被发现是由微小的– but still unknown –大约相当于地球上细菌大小的颗粒。

甚至卡尔·萨根(Carl Sagan) 暗示生活是可能的 在金星’大气层。但是由于有酸性云,任何微生物的生命都可能与地球上的任何生物都大不相同。其他科学家,包括 戴维·格林斯庞, have written about the possibility of life 在金星’之前也是乌云密布。一些最好的文章在 依奥斯, 天体生物学杂志, 空间.com and 天空& Telescope。格林斯潘也谈到了 麦哲伦电视台 和为 突破性讨论。现在,看来他们可能一直以来都是对的。

再次,这还不能完全证明金星上的生命,但是非常接近。这将是 非常 有趣的是,看看未来的后续观察结果如何。

底线:地球大气中是否存在微生物生命’最近的邻居,金星?一个国际天文学家团队发现了初步但很有说服力的证据。

来源:金星云层中的磷化氢气体

通过麻省理工学院

通过曼彻斯特大学

通过皇家天文学会

保罗·斯科特·安德森