有什么东西让金星的云层酸性降低了

生命是否能解释金星大气层异常的化学成分?
The planet Venus
通常的 pH 尺度不足以描述金星剧毒云层的酸性。NASA

我们所知的生命不应该能够在金星由二氧化碳和硫酸组成的旋转大气层中生存。事实上,那里的云层酸性极强,甚至无法在常规的 pH 尺度上显示出来。但《美国国家科学院院刊》上的一项新研究表明,在适当的条件下,某些生命形式可以通过在行星的有毒云层中产生氨来安家。 

金星的云层包含一些诱人的异常现象,而这些异常现象存在的原因尚不明确,这为该行星上存在生命留下了可能性。例如,研究人员发现,大气层更高处的二氧化硫浓度会急剧下降,但原因不明。 

为了理解这种消耗是如何发生的,剑桥大学天体化学的博士后研究员、这项新研究的合著者保罗·里默(Paul Rimmer)检查了高层云中硫酸液滴的化学成分。在那里,“它不像纯电池酸,更像是胃酸,”里默说。“仍然很酸,但没那么酸。” 

研究人员曾推测,酸性中和盐可能会从行星表面被卷入云层,但根据里默之前的计算,所需的矿物盐的量过于极端。现在,研究团队提出了一个新的假说来解释这种酸性异常:如果原因不是来自地表的矿物质,而是云层中产生的某种物质呢? 

研究人员使用氨(NH3)作为中和剂创建了一个模型。20 世纪 70 年代,苏联的金星 8 号和美国的先驱者金星探测器曾意外地在云层中检测到氨。根据该论文的合著者、麻省理工学院天体生物学研究科学家雅努什·佩特科夫斯基(Janusz Petkowski)的说法,这种氨可能是金星上自然发生的代谢活动的迹象,意味着大气层中存在某种形式的生命。

当里默和他的同事们将氨加入到他们对金星云层化学反应的模型中时,氨解释了其大气中已知的水蒸气和氧气的丰度。涉及该化合物的化学途径也可以解释先前在云滴中检测到的亚硫酸盐。

这个大气层中的恶劣条件与地球上的极端环境并不相似,例如埃塞俄比亚的达洛尔硫磺池,那里明亮的黄色水池孕育着一些顽强的细菌。更重要的是,金星上的微生物可能通过产生中和酸的氨来塑造自己的生存环境,使其不那么恶劣。佩特科夫斯基说:“如果金星上存在生命,并且它确实负责产生氨,那么它就创造了自己赖以生存的环境。它已经适应了。”

虽然氨在这个模型中提供了一个简洁的解决方案,但这并不一定意味着氨是由生物过程产生的。 

“作为对这个问题感兴趣的科学家和天体生物学家,我们应该做的负责任的事情是,我们要培养一种思维习惯,即首先假设一切都不是生命,”行星科学研究所的高级科学家大卫·格林斯潘(David Grinspoon)表示,他没有参与这项研究。“大气层中会发生其他事情”来产生这些气体,他说,他呼吁专家们在声称金星上存在生命之前,“排除一切其他可能性”。

[相关:这些科学家花了数十年时间推动 NASA 重返金星,现在他们正处于一个上升期。]

该研究的作者承认,虽然氨是地球生命的一个副产品,但在金星上发现的氨可能不是以同样的方式产生的。里默解释说,在其他行星上可能存在我们目前不知道的非生物产生氨的方式。

格林斯潘说,即使金星上的生命与氨的产生无关,仍然存在一些值得去探索的奇异化学现象。

对于里默来说,做出进一步评估的关键在于拥有配备更先进技术的新大气探测器数据,以确保 20 世纪 70 年代和 80 年代的数据没有包含异常结果或假阳性。 

格林斯潘补充说,解读旧探测器仪器的数据实际上非常棘手,这使得从最初的测量中进行推断又增加了一个问题。

大约在十年内,科学家们可能会获得关于这种云层化学的大量数据。NASA 已安排在 2029 年发射 DAVINCI+ 大气探测器,该探测器将对金星大气层整个横截面进行首次完整的成分研究。私营航天公司 Rocket Lab 的另一项计划旨在 2023 年之前发送一个探测器,以寻找金星云层中的生物信号。

与此同时,佩特科夫斯基和其他作者正在敦促他们的同事重新思考行星的可居住性意味着什么。 

佩特科夫斯基说:“我们不应该将我们对生命适应能力的理解过度延伸到地球上的每一个行星体上,因为我们的生命从未经历过像金星云层这样的环境来考虑适应。”“因此,金星上的生命,如果存在的话,与地球上的生命是不同的。它是我们未知的生命。唯一的问题是,它与我们所知的生命有多大的不同?”

 

更多优惠、评测和购买指南

 
Nikita Amir Avatar

Nikita Amir

特约撰稿人,科学

Nikita Amir 是 Popular Science 科学版块的新闻撰稿人。她于 2021 年春季作为学生首次在该杂志实习,并不可避免地发现了自己回到这里,报道与气候或能源相关的研究。


© .