人類就要發(fā)現(xiàn)外星生命了？
11月7日，在2020騰訊科學(xué)WE大會上，Jane Greaves的演講深入探討了這個問題。
Jane Greaves是英國天文學(xué)家，卡迪夫大學(xué)教授。約兩個月前，她領(lǐng)銜的團隊宣布在金星發(fā)現(xiàn)了疑似生命的證據(jù)，轟動了全世界。
人類歷史上，凡是改變視角，改變宇宙觀世界觀的發(fā)現(xiàn)，必然導(dǎo)致劃時代的大事發(fā)生。
地圓說取代地平說，推動大航海發(fā)現(xiàn)新大陸；日心說取代地心說，催生出近代科學(xué)開啟工業(yè)革命；進化論取代神創(chuàng)論，徹底動搖宗教權(quán)威引發(fā)世界社會變革。
如能發(fā)現(xiàn)外星生命，將是了不得的大事，未來只有發(fā)現(xiàn)外星智慧生命能蓋過它一頭。
醋醋與Jane Greaves展開了一場有關(guān)外星生命的對話，希望從外部存在反觀人類自身，從未來可能推演人類現(xiàn)在。
在這之前，醋醋先梳理一下Jane Greaves重點都講了些什么。
一、幾十億年前金星可能存在生命
因為在幾十億年前，太陽的亮度不及現(xiàn)在，因此那時金星的表面溫度沒有現(xiàn)在這么高。比如說當(dāng)時有可能存在海洋，那么也就有可能孕育出生命。
二、金星地表太熱不可能存在生命
但隨著太陽的亮度不斷增加，金星的環(huán)境變得惡劣起來，海洋因為更強的陽光開始干涸，海水蒸發(fā)殆盡。水被分解為能夠自由逃逸的氫原子和氧原子，這些原子逃逸出大氣層之后，就只剩下了今天我們看到的高氣壓地表。生命在那里不太可能存活，因為條件實在太惡劣了。
前蘇聯(lián)發(fā)射了獵人探測器對金星地表進行探測，美國國家航空航天局發(fā)射了觀察金星大氣層的探測器。但它們發(fā)回的照片顯示，那里的環(huán)境極其惡劣。金星的地表就像一個被烤熟了的貝殼，我們認為金星的一部分地表甚至已經(jīng)被熔化了，而且大氣層氣壓非常高，這是由于金星大氣層基本都是由二氧化碳組成的，也就是一種溫室氣體。
照片中的景象可能只能維持一個小時左右
三、金星云層20度溫度適宜
盡管地表條件惡劣，我們認為金星云層的條件也許會好一點，那里更涼爽且更潮濕，可以達到20攝氏度左右，氣壓與地球表面氣壓接近。這是目前金星云層的圖表，金星大氣層的高度遠大于地球大氣層，高度大概在50千米~60千米，人類打算在未來把重量很輕的氣球發(fā)射到金星的云層中，通過現(xiàn)代信息與科技開展更多的觀測。
四、微生物或能在金星云層存活
但金星大氣層還是不適合生命存在，如果把航天員送到金星大氣層，他們會發(fā)現(xiàn)那里環(huán)境惡劣，因為那里90%都是硫酸，而且風(fēng)勢極其猛烈，他們會以每小時幾百公里的速度被吹走。
但我們堅持認為也許能夠適應(yīng)這些強烈氣流的微小生物可以在那里存活，這是因為地球上存在一種所謂的空中生物圈，微生物或者單細胞可能漂浮在云層中。我們非常傾向于認為有可能存在這樣的生物，盡管這種空中生物圈的觀點在上世紀(jì)60年代就已提出，但截止目前，相關(guān)探索并不多。
五、如果金星云層有生命，就會釋放出磷化氫
我們想找到磷化氫。為什么目標(biāo)是磷化氫，因為它是地球生物圈的標(biāo)志之一，不是空中生物圈，而是像沼澤等（無氧）地方的生物圈。
磷化氫是生活在無氧環(huán)境中的微生物的副產(chǎn)品，而金星的云層恰恰就是無氧環(huán)境。
六、磷化氫可以被射電望遠鏡發(fā)現(xiàn)
磷化氫分子具有量子效應(yīng)，它們會旋轉(zhuǎn)，但它們只能吸收一定量的能量。所以它們會跳，就像播放機上的唱片改變轉(zhuǎn)速一樣。它們通過吸收某個特定波長的射電波的能量去做到這一點。
金星大氣層基本是不透光的，陽光無法到達金星地表，但作為射電天文學(xué)家，我有不同的觀點。因為射電波可以輕易地穿越大氣層和云層，那里是射電波的天然來源，那里有厚厚的一層射電波。
因為磷化氫分子能夠吸收來自下方云層的射電波。如果它們吸收的是某個特定波長的射電波，那么我們就可以很容易地通過射電望遠鏡觀測到，并發(fā)現(xiàn)它們是如何活動的。
七、兩臺望遠鏡都發(fā)現(xiàn)了磷化氫
從我的專業(yè)角度來說這是比較簡單的一種實驗，那么為什么不試試呢？開展這項研究并不是因為我們有很大希望能找到生命跡象，我只是單純認為這是一項很好的研究，通過望遠鏡觀測去驗證金星空中生物圈的設(shè)想。
我想用我熟悉的一種射電望遠鏡，也就是這張照片上的麥克斯韋望遠鏡（JCMT），它位于夏威夷島的一座高山上。能去那里開展天文學(xué)研究是很榮幸的一件事，那座山在夏威夷人心中是神圣的，我非常感謝能有機會與他們合作。
照片上看不到那臺望遠鏡，只能看到它的影子，因為它在這個巨大裝置的內(nèi)部。能在那工作一段時間真的很棒，上世紀(jì)90年代我曾使用過那臺望遠鏡，因此我對它的各種裝置了如指掌。
這臺望遠鏡已經(jīng)工作了數(shù)十年，現(xiàn)在仍然用于射電天文學(xué)的各項研究，對我來說它是完美的。我認為它其中一個裝置的精度足以讓我們發(fā)現(xiàn)想要找的波長，這個裝置大約1毫米。如果金星大氣層中真的有磷化氫，它就能觀測到磷化氫吸收射電波，這就是我們所做的工作。
那里的工作人員為我們提供了幫助，并向我們發(fā)送了數(shù)據(jù)，我看了那些數(shù)據(jù)，覺得有點混亂。但過了一段時間之后，我們真的觀測到了磷化氫對射電波的吸收，這讓我大為震驚。我們想板上釘釘，所以我們又去申請使用更為現(xiàn)代的天文望遠鏡，那就是位于智利高山地區(qū)的ALMA天文望遠鏡。我們通過這個望遠鏡進行了觀測，并證實了我們最初通過麥克斯韋望遠鏡觀測到的結(jié)果，那里真的有磷化氫在吸收射電波。
八、金星很難自然合成磷化氫
我們認為像磷化氫這種簡單的分子，一定有多種形成的方式。但為什么說它是很好的生物標(biāo)志，因為如果大氣層中沒有足夠的氫氣，就無法形成PH3，因此地球上就沒有自然形成的磷化氫。我們也不能簡單地認為金星云層中存在自然形成的磷化氫，因為金星上沒有多少游離氫，因此形成磷化氫會非常難。如果存在磷化氫分子，它要么會與其它分子快速發(fā)生反應(yīng)，要么會被陽光破壞，所以它不會存在很久。
地球上就有1種~2種自然形成磷化氫的方式，磷化氫氣體可能來自火山的噴發(fā)物。我們對此并不確定，但這是一種可能的方式。因此我們參考了其他科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，看一看金星上是否有很多火山。這個問題目前仍然沒有答案，因為探測器很難透過不透光的云層拍攝到金星的火山。所以我們采用了雷達測繪技術(shù)，從金星地表的雷達測繪圖上有時可以看到一些類似熱點的東西，然后又消失不見了，這有可能就是火山巖漿冷卻并消失的跡象。
因此金星上可能存在火山，但火山強度不足以自然形成磷化氫，更何況火山噴發(fā)物中沒有水，而地球上的火山噴發(fā)物中含有水。水是形成磷化氫的化學(xué)反應(yīng)所必需的成分，地球上到處都有水，但金星地表則是異常干燥的。所以我們覺得金星上的磷化氫并不是來自火山噴發(fā)物，即使金星上確實有磷化氫。
因此我和同事們進行數(shù)千次計算，這項工作在多個大學(xué)和國家合作展開，以確定是否還有其它磷化氫來源。我們建立這些化學(xué)模型時考慮到了已知的金星上具有的所有因素，但我們還是沒能找到關(guān)于氫的來源的答案。金星上的能量比例結(jié)構(gòu)不足以形成磷化氫，因此我們認為一定存在另一種方式可以自然形成磷化氫。
因此我們不得不再次從生物學(xué)角度去解釋磷化氫的存在，我們知道地球上的微生物可能會以廢物的形式產(chǎn)生磷化氫，但這些磷化氫都被釋放掉了。
九、金星生命或能在硫酸中生存
我們不得不接受這個觀點：金星的云層中是否存在生命？剛才我說金星的云層中90%都是硫酸，但也許，僅僅是也許，生物能以某種方式在小滴的硫酸中存活。這種小滴應(yīng)該是硫酸和水的混合液體，而不是氣體或固體，這也許能讓微生物建立起微型生態(tài)系統(tǒng)。一滴液體中可能只有幾個微生物，它們可能漂浮在云層中，可能會獲得一些陽光，也可能會掉落，而包裹著它們的液體可能會蒸發(fā)。
這些微生物可能會經(jīng)歷某種孢子期，然后被帶來帶去，因此它們可能在云層中有某種生命周期，目前對此還沒有定論。我們還從沒有在地球上在如此惡劣的環(huán)境下進行實驗，地球上的生物也從沒有經(jīng)歷過這樣的環(huán)境，地球上從來不存在這樣的環(huán)境。但在金星幾十億年的歷史中，也許曾出現(xiàn)過達爾文《進化論》中物競天擇的景象，無論是否是最強健的生命體，它們可能也都曾逐漸進化并適應(yīng)飄浮在云層中的生活方式。
這就給了我們想象的空間，而我們也確實有想法。盡管金星那樣惡劣的環(huán)境中可能存在生命的這種想法聽起來的確很瘋狂，但確實有這種可能性。我們也在通過望遠鏡持續(xù)地觀測，圍繞磷化氫這個簡單的分子開展其它研究，更多地思考我們的化學(xué)和實驗室能做什么？
這是一張日本破曉號軌道探測器拍攝的金星照片，它觀察著金星高空云層中的神秘變化。我們希望開展更多工作，我們希望能發(fā)射更多探測器，我們希望可以降低探測氣球的高度，我們希望能長期在云層中漂浮探測，我們希望能最終找到那里的答案。我認為這將是未來幾年激動人心的挑戰(zhàn)。
