金星的云层中发生了一些奇怪的事情。望远镜探测到，在这个行星灼热表面上方的大气层中，分子磷化氢的浓度异常高——磷化氢是一种臭气熏天、易燃的化学物质，通常与粪便、屁和腐烂的微生物活动有关。
这一发现令人好奇，因为在地球上，磷化氢基本上总是与生物有关，要么是代谢过程的副产品，要么是人类技术的产物，如工业熏蒸剂和冰毒实验室。虽然磷化氢对许多生物体有毒，但它已被单独列为可能是生命明确无误的特征，因为它很难通过普通的地质或大气作用产生。
金星笼罩在硫酸云中，地表压力和温度压迫得令人窒息，足以熔化铅，是一个地狱般的世界。但是，磷化氢存在的特定云层碰巧相对温和，有充足的阳光，大气压力和温度都与地球相似。这些结果将必须经过科学界的仔细审查。然而，它们似乎可能会重新激起人们对探索我们隔壁姊妹行星的兴趣。
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分子之谜
华盛顿大学的天体生物学家迈克尔·王说：“这是一个非常令人费解的发现，因为磷化氢不符合我们对金星大气中应该存在哪些化学物质的概念。”威斯康星大学麦迪逊分校的行星科学家桑杰·利马耶表示同意。“底线是我们不知道发生了什么，”他说。（王和桑杰都没有参与这项工作。）
在太阳和月亮之后，金星是地球天空中肉眼可见的最亮物体。数千年来，人们讲述着关于日出和日落时出现的闪闪发光的宝石的故事。金星的光彩吸引了威尔士卡迪夫大学的射电天文学家简·格里夫斯。她通常专注于遥远的新生行星系统，但想在我们的宇宙后院的世界中测试她的分子识别能力。
2017 年，格里夫斯使用位于夏威夷莫纳克亚山的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜 (JCMT) 观测金星，搜索该行星光谱中条形码状的线条模式，这些模式将指示不同化学物质的存在。在此过程中，她注意到了一条与磷化氢相关的线。数据显示，该分子在大气中的浓度约为十亿分之 20，比地球大气中的浓度高 1000 到 100 万倍。“我当时惊呆了，”格里夫斯说。
磷化氢是一种相对简单的分子，包含一个磷原子和三个氢原子。众所周知，它散发出大蒜或腐鱼的臭味，但当它的浓度达到人类可以闻到的时候，它很可能会造成肺损伤。在电视剧《绝命毒师》的试播集中，角色沃尔特·怀特制备了磷化氢气体，以击倒两名威胁他的袭击者。
然而，制造这种物质并不像电视上看到的那样容易。马萨诸塞理工学院的分子天体物理学家、报告磷化氢发现的研究报告的合著者克拉拉·索萨-席尔瓦说，磷和氢“互相憎恨”。“氢有更好的事情要做，而磷宁愿与氧结合。但是，如果你对它们投入足够的能量，它们就可以结合在一起，并在某些环境中保持稳定。”
木星和土星等气态巨行星含有磷化氢，因为它们内部温度很高，有利于产生这种分子。相比之下，金星失控的温室大气层中充满了含氧化学物质，如二氧化碳，这些化学物质通常会吸收磷化氢中的磷。对于这种分子以任何水平存在，更不用说格里夫斯看到的量，真是一个令人挠头的问题。
与此同时，索萨-席尔瓦围绕研究磷化氢建立了自己的职业生涯——她在 Twitter 上的用户名是 @DrPhosphine——预测它可能如何出现在遥远的外星系外行星的大气层中。“我一直在考虑这些远在光年之外的奇异世界——超级地球、热带行星、污水行星，”她说。“但一直以来，它就在隔壁。”
研究人员及其同事去年使用智利更强大的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 对金星进行了后续观测，再次探测到磷化氢的大气特征。然后，他们试图找出这种奇怪分子存在的每一种可能原因，包括火山活动、闪电甚至陨石在该行星大气层中解体。“我认为我们能找到的最佳途径还差大约 10,000 倍，”格里夫斯说。
当然，可能还有团队尚未考虑到的其他产生磷化氢的途径。但是在竭尽全力寻找非生物解释后，研究人员感到不得不承认他们在今天发表在《自然·天文学》杂志上的论文中的另一种可能性：这种分子可能是由金星上的生命产生的，就像生命是地球上产生这种分子的主要方式一样。
云层中的生命
长期以来，天体生物学家一直对火星着迷，火星是一颗干燥的岩石行星，其条件与地球的条件并非完全不同。最近，他们对外太阳系中冰冷的、可能宜居的世界变得着迷，例如土星喷射间歇泉的卫星土卫二和木星的海洋卫星木卫二。但尽管金星存在缺点，但科学家们在推测地外生命住所时并没有完全忽视它。
在金星表面以上 50 至 60 公里的地方，有一个大气层，其压力与地球海平面相当，温度在零到 50 摄氏度之间。如果不是因为硫酸云，人们可能会称这一层为“宜居层”。即便如此，也有陆地生物能够在温泉或其他环境中的这种极端酸性条件下快乐地生存。这个相对温和的区域正是发现磷化氢的地方。
自 20 世纪 60 年代以来，天文学家还注意到，金星的云层没有像它们应该的那样反射那么多太阳紫外线：大气中某种未知的东西似乎优先吸收了这种光。这一观察结果导致已故的天体生物学家哈罗德·莫罗维茨和卡尔·萨根提出，能量饥渴的光合生物可能是罪魁祸首。与此同时，其他研究人员从未停止寻找非生物解释。最近的证据表明，这颗行星仍然具有地质活动。今年早些时候发布的一个模型显示，金星可能拥有海洋近 30 亿年——这个海洋在几亿年前才消失。可以想象，当我们的姊妹世界更像地球时，生命可能已经在金星上出现，只是随着失控的温室效应使该行星表面不适宜居住而变成空降生命。
行星科学研究所的天体生物学家大卫·格林斯蓬说：“我一直认为，金星云层中存在生命的可能性与在火星地下发现生命的可能性一样大”，他没有参与这项研究。“每种环境都可能是宜居的，但不能保证是宜居的。”
然而，几乎同样有力的论据可以证明金星的云层对我们所知的生命是不利的。在地球大气层中发现了漂浮的微生物，但据我们所知，没有一种微生物完全在那里度过它们整个生命周期。所有微生物最终都必须着陆，而金星表面似乎太不适宜居住了，无法成为一个良好的栖息地。
正在考虑的金星区域也比地球上最干燥的地方智利阿塔卡玛沙漠干燥 50 倍。虽然确实发现生物体在含有少量硫酸的水环境中找到了很好的生存方式，但地球邪恶双胞胎上的条件基本上颠倒了该公式：它的云层主要由硫酸组成，只有少量水。
重访金星
金星仍然是一个未被充分探索的地方。“尽管它实际上是隔壁行星，但仍有许多谜团需要解开，”王说。他补充说，为了排除所有关于磷化氢产生的非生物解释，研究人员将不得不更多地了解这颗行星本身，包括它的化学、地质和大气物理学。
另一个问题可能是磷化氢本身的探测。在团队的数据中，叠加在金星光谱上的噪声波纹使解析任何特定线条都有些困难。巴黎天文台的光谱学家布鲁诺·贝扎尔说：“这些波浪状结构可能会模仿磷化氢特征。”“我没有看到有力的论据说它不是波纹。”
格里夫斯反驳说，使用 JCMT 和 ALMA 这两个独立设施找到相同信号的几率在统计学上很小。尽管如此，她和她的同事们希望在其他波长（如红外线）下进行更多观测，以进一步测试他们的初步结果。制作更高分辨率的磷化氢出现位置图，并查看它是否表现出任何类型的季节性变化，也可能有助于将其与生物过程联系起来。
在许多方面，这一意外发现似乎类似于 1996 年宣布在名为 艾伦·希尔斯 84001 的古代火星陨石中可能存在微观生命。除了看起来像化石细菌的结构外，该样本还包含一种不寻常的铁晶体，这种晶体看起来与地球上微生物产生的晶体相同。研究人员花了多年时间才弄清楚这些晶体的无机解释。
尽管在那种情况下，生命并没有成为最终的解释，“但它让每个人都在思考，‘好吧，为什么不呢？’”格林斯蓬说。“我们对火星的一切了解都与这种可能性相符。这引发了一场巨大的运动，并将天体生物学催化为一个领域。”
磷化氢的发现可能在促使行星科学家更多地关注金星方面发挥类似的作用。近年来，已经有一批研究人员呼吁向我们的姊妹行星派遣更多任务。俄罗斯已提议最早在 2026 年向金星发射 Venera-D 任务，其中包括轨道飞行器和着陆器。欧洲航天局也有类似的 EnVision 航天器正在设计中，它可能会在未来十年内到达目标。
美国宇航局目前正在考虑为其“发现计划”资助的 两个不同的金星任务提案：轨道飞行器 VERITAS 和 DAVINCI+。后者将自 1985 年苏联 Vega 气球以来首次将探测器送入金星大气层。预计将于明年某个时候做出选择。
这些努力中的任何一项，以及使用地球上的望远镜进行的额外观测，都可能有助于加强或削弱金星上存在磷化氢的说法。在此之前，该领域的许多人可能会保留他们的完整判断。“说金星上有生命是非常推测性的，”王说。“但说金星上绝对不可能有生命也是推测性的。”
就索萨-席尔瓦而言，她希望科学界其他人士对她和她的同事在研究中采用的方法和得出的结论进行严格的审查。“我相信我们的模型和数据简化是好的，但我仍然持怀疑态度，”她说。“我希望全世界都来指出我犯的错误。”
索萨-席尔瓦说，这样的辩论对于科学很重要，因为每当有人声称在太阳系或更远处的行星上发现生命证据时，都会出现类似的难题。“我认为要证明这样的事情非常困难，”她补充说。“我们天生渴望找到生命，然后我们有自己的理性思维说，‘这些都不是充分的证据。’我们不想孤单，但我们也不想犯错。有时这两件事很难共存。”
编者注（20 年 9 月 15 日）：本文在发布后经过编辑，以更正卡迪夫大学的所在地和苏联 Vega 气球到达金星的日期。