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金星大气中磷化氢仍然存在 潜在神秘生命的可能性并未完全被推翻

金星大气中磷化氢仍然存在 潜在神秘生命的可能性并未完全被推翻

金星大气中磷化氢仍然存在 潜在神秘生命的可能性并未完全被推翻

(神秘的地球uux.cn报道)据新浪科技:国外媒体报道,最新数据分析表明,金星大气中气态磷化氢的迹象现已消减很多,但是它们仍然存在,这意味着金星大气潜在神秘生命的可能性并未完全被推翻。今年9月,一支国际天文学家小组报道发现金星大气层中存在磷化氢,该发现被视为一种潜在的生命标志,很快成为一则头条科学新闻。

 随后又有几项研究对他们的观察和结论提出质疑,认为发现的磷化氢并非证实金星潜在生命的确凿证据。目前,该研究小组重新分析部分观测数据,指出最初使用的数据存在操作误差,同时,他们确认了观测数据中存在磷化氢信号,但这比之前的信号更微弱。

该项研究是解决数十年来关于金星最激动人心的争论的重要一步,美国威斯康星大学行星科学家桑贾伊·利马耶(Sanjay Limaye)说:“为此我等待了一辈子!”对他而言,这场科学辩论对探索金星之谜增添了活力。

他们的再分析过程是基于阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)望远镜的观测结果,结论显示金星大气中的磷化氢平均含量是十亿分之一,大约是之前估值的七分之一。与他们最初的报告不同,科学家现将他们勘测的金星磷化氢现象描述为“试探性发现”。

这是该研究小组首次公开回应过去两个月科学界针对他们的批判性评论,西南研究所行星科学家鲍勃·格林姆(Bob Grimm)未参与这项磷化氢研究,他说:“该项科学再分析过程非常有意义。”目前,研究人员更倾向于展开更多研究进行验证,收集一定的证据,要么证实该现象的真实性,要么反驳该结论。

关注焦点

在今年9月份的研究报告中,研究小组使用ALMA望远镜和麦克斯韦望远镜(JCMT)的观测数据获得此项发现,该研究小组负责人、英国加的夫大学天文学家简·格里夫斯(Jane Greaves)称,我和同事们重新分析该研究结果,因为原始ALMA数据中可能含有影响结论的不真实信号。11月16日,研究人员公布了ALMA望远镜的修正数据,而格里夫斯展开最新分析,并将相关结果进行公布。

依据格里夫斯和她同事的观点,ALMA数据表明金星大气存在磷化氢的光谱特征,这是一种由一个磷原子和三个氢原子构成的分子。他们指出,目前没有其他化合物可以解释这些数据。在金星大气中发现磷化氢气体非常令人兴奋,因为地球微生物会产生磷化氢气体,如果这个信号是真实的,而且确实是生物来源的磷化氢,那么有可能是漂浮在金星大气中的微生物产生的磷化氢气体。但也有可能存在非生物来源的磷化氢,目前科学家还无法确定。为了确定这两种情况是否正确,研究人员首先需要确认磷化氢的存在。

在对最初研究的一项批判性讨论中,研究人员指出,报告中的磷化氢信号可能真的来自二氧化硫,该气体在金星大气中很常见,但并不是由金星大气生命产生的。格里夫斯和她的研究小组在最新报告中反驳称,依据他们使用的第二个望远镜——麦克斯韦望远镜(JCMT)收集数据中呈现的磷化氢迹象,认为磷化氢不太可能是非生物来源。其他批判性观点聚焦于从复杂数据中提取磷化氢信号的难度上。

研究人员重新分析发现,金星大气中磷化氢浓度偶尔会达到十亿分之五的峰值,格里夫斯称,这意味着地球上不同区域,甲烷含量可能随着时间推移而增减,这种情况类似于火星上出现的甲烷峰值。

另一项新的证据支持金星大气存在磷化氢气体,受到格里夫斯研究报告的启发,美国加州州立理工大学波莫纳分校生化学家拉凯什·莫卧(Rakesh Mogul)带领一支研究小组,近期研究分析了美国宇航局1978年“开拓者-金星”任务的勘测数据,检测发现一磷化合物,可能是磷化氢或者甚至基于磷的分子。据悉,“开拓者-金星”任务发射一艘宇宙飞船在金星大气中展开勘测探索,用于测量在降落过程中云层的化学成分。11月17日,莫卧在研究会议上指出,我们认为几十年前“开拓者-金星”任务勘测到金星大气中最简单气体就是磷化氢。

仍在探索中

金星大气磷化氢气体从何而来仍是一个谜团,几位科学家在研讨会议上称,即使磷化氢气体浓度仅是十亿分之一的等级,也无法通过金星表面火山喷发或者大气闪电现象进行解释。但有可能磷基化合物可能是地质过程形成的,然后转化为其他化学物质,例如:磷化氢,之后上升至金星大气层。

目前唯一环绕金星运行的航天器是日本“晓(Akatsuki)”探测器,其可能携带寻找磷化氢的仪器。与此同时,格里夫斯和其他研究人员正在申请更多的陆基望远镜勘测,其中包括ALMA望远镜。

行星科学研究所天体生物学家大卫·格林斯彭(David Grinspoon)说:“研究人员正在调查金星的其他特征,而不仅仅是大气中磷化氢含量,我们有1001个理由重新观测金星,如果进一步观察发现大气磷化氢‘消失’,我们仍有1000个理由研究分析这颗神秘星球!”

相关报道:金星“生命”扑朔迷离

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学报(唐一尘):一则消息曾在9月引起了全世界的关注:一个国际天文学家团队在金星大气层中探测到了磷化氢的踪迹,分析认为这些磷化氢有可能源于某种形式的生命。这一发表于《自然-天文学》的成果随即遭到其他天文学家的批评。近日,几项独立研究指出了其存在的问题。

11月17日,一个研究组在发表于arXiv的预印本上报告说,分析表明,最初报告的磷化氢水平至少比他们的结论高7倍。

领导了9月份研究的英国卡迪夫大学天文学家Jane Greaves表示,“团队仍然相信气体是存在的,有可能在局部区域上升到更高的水平。”

Greaves团队利用架设在夏威夷的JCMT望远镜对金星进行观测,发现了磷化氢的踪迹,之后又通过架设在智利的大型射电望远镜阵列ALMA确认了这个发现。这些望远镜对金星大气层发出的冷辐射很敏感,研究人员得出结论,金星上存在前所未知的光化学过程,或者其大气层中的磷化氢可能是某种生物留下的印记。但ALMA的数据有较大噪声,研究人员不得不使用大量的变量来建模和消除噪声。批评者指出,这种激进的修复方法更可能产生假阳性。

ALMA科学家发现了校准错误,这有助于解释金星数据中的噪声。在重新分析了数据之后,Greaves说团队仍然发现了磷化氢的吸收线,但其水平要低得多,只有十亿分之一(ppb)。这个水平接近但仍高于可以用火山爆发或雷击等自然过程来解释的水平。

这种说法与日前发表在《天文与天体物理学》上的一项研究更相符。法国巴黎天文台天文学家Therese Encrenaz团队在热红外观测中寻找磷化氢的迹象,如果磷化氢的含量高于5ppb,就应该会被发现。“很容易看出没有磷化氢系。”Encrenaz说。

另一个批评是,磷化氢可能不是JCMT和ALMA看到的吸收线的唯一解释。在一篇提交给《自然—天文学》的评论中,美国宇航局(NASA)戈达德太空飞行中心行星天文学家Geronimo Villanueva和同事们指出JCMT光谱的下降似乎可以用二氧化硫的重叠吸收线来解释,二氧化硫是构成大部分金星云的气体。大约100ppb的二氧化硫可以解释JCMT所有的磷化氢信号。这也是Greaves团队在重新分析时承认的一点。

另一个问题是磷化氢在大气中的位置。Encrenaz说,ALMA只对70公里以上的高空物质的吸收敏感。但最初的论文指出,这一信号来自地表以上55公里的温暖云层中,那里更适合潜在生命生存。“这很难想象。”Encrenaz说。但Greaves等人在重新分析中指出,“没有经验证据表明(磷化氢)只在70公里以上高空。”

还有很多工作要做,牛津大学行星科学家、 Villanueva评论的合著者 Colin Wilson说,科学家只是看到了修正后的ALMA数据,现在说金星磷化氢在哪里还为时过早。也许唯一的解决办法来自进一步的观察,研究人员预计2021年3月重新启动项目。

Wilson说,无论这一发现最终在哪里结束,投入大量资源去追踪它都可能会发现一些有趣的东西。“无论是否找到磷化氢,我们都有可能发现一些新东西。”

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41550-020-1174-4

https://arxiv.org/abs/2011.08176

https://doi.org/10.1089/ast.2020.2244 (2020)

https://arxiv.org/abs/2010.14305

相关报道:金星生命“时有时无”? 有些“乌龙”让科学更接近真理

(神秘的地球uux.cn报道)据科技日报:近一段时间,有关金星的传闻闹得沸沸扬扬。先是9月初有媒体曝出在金星大气中发现磷化氢,金星可能存在生命的消息一时间引起了热议。但11月17日,一篇发表在预印本网站arXiv.org的文章显示,最初报告的磷化氢水平至少比最新的结论高7倍,这就意味着金星上的磷化氢含量也许没有那么高。不仅如此,多位科学家也从测量精度、存在位置以及结论等方面对最初的研究提出质疑,让整个事情逐渐变得扑朔迷离。

在人们的印象中,科学向来都是和正确画等号的,科学家的结论向来都是可信度极高的。但其实,作为科技“无人区”的拓荒者,面对茫茫的未知世界和各种高度复杂的软硬件工具,科学家反而是一群特别容易“犯错”的人。

不存在的“祝融星”

近代天文学历史上,关于“祝融星”(Vulcan)的风波可能是最为知名的事件之一。1859年,当时的法国巴黎天文台台长勒维耶,试图解决一个大难题——水星轨道的近日点进动问题。当时人们发现,在考虑了金星、地球等其他行星的引力摄动后,水星的近日点进动仍然和天体力学的计算结果有所偏差。勒维耶经过大量计算,提出了新行星假设。他认为在水星轨道之内还存在一颗未知行星或一群小行星,扰动了水星的轨道,造成了偏差。很快就有一名天文爱好者来信说,自己在几个月前曾发现一个黑点从日面穿过,很可能就是这颗行星的凌日现象。勒维耶在查阅了他的设备和笔记后,于1860年宣布了这一发现,并将这颗“行星”命名为“祝融星”。

随后,尽管有不少天文爱好者宣称自己观测到了“祝融星”,但专业天文学家却总是一无所获。虽然从理论上说,一颗如此靠近太阳的行星几乎总是淹没在阳光之中,难以看到也在情理之中。但还是有人开始怀疑,这颗行星是不是真的存在?

到了19世纪70年代,天文爱好者的发现“祝融星”的报告不断涌现,也曾有专业天文学家称在中国的一处基地看到了它的凌日现象。甚至在1878年,两位颇有名望的天文学家分别宣告发现了“祝融星”,这在当时引起了很大的轰动。《纽约时报》等媒体言之凿凿地说,“祝融星”的存在毋庸置疑,学校是时候教给孩子们新的行星顺序了。争议之声逐渐转弱。

但事与愿违,随后的研究证实,1878年看到的“祝融星”其实都是亮恒星,并非新行星。1915年,爱因斯坦发表广义相对论,对水星近日点进动给出了完全符合观测的解释,这颗并不存在的“祝融星”才彻底成为了历史。

宇宙组分的比例

除了硬件外,天文学家对观测信号的挖掘与处理也是在挑战极限,难免会出现纰漏。越是重大的发现,面对的质疑就越多。但正是这些质疑,让研究结果越来越趋向“正确答案”。

2003年,美国探测宇宙微波背景辐射的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)公布了最新的宇宙组分测量结果:暗能量占73%、暗物质占23%、普通物质占4%。一时间,不仅媒体争相报道,学界也在为进入“精确宇宙学”时代而欢欣鼓舞。我国的中国科学院院士李惕碚等人分析了数据后,发现其中存在系统误差。虽然遭到了WMAP小组的反驳,李惕碚仍然带领团队耐心地演算,找到了误差来源并做了细致的定量分析。事实证明,李惕碚带领的团队是对的。2013年3月,比WMAP更先进的欧洲航天局“普朗克”卫星也公布了测量结果:暗能量占68.3%、暗物质占26.8%、普通物质占4.9%,和李惕碚团队2009年得到的结果几乎完全相同。

无质疑,不科学,可证伪性正是科学最鲜明的特征。经受住了质疑的科学知识,无疑更加接近于真理。而那些被证伪了的理论和发现,就像绿叶一样,化作了春泥养护着科学之花,并帮助人类在探索之路上走得更加坚实。




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