高海拔生命无法解释金星大气中的微量气体

金星行星是我们太阳系中最无法解释和最神秘的行星物体之一,因为它的表面是 超越荒凉 对于我们脆弱的人类来说,温度高达 475 摄氏度(900 华氏度),表面压力是地球的 90 倍以上。 但是,它的气氛是相当的 不一样的故事 因为它的温度变化很大,从夜间的 -143 摄氏度(-226 华氏度)到白天的 37 摄氏度(98 华氏度)不等,并且还随海拔高度而变化。

来自水手 10 号的金星。(图片来源:NASA/JPL-Caltech)

在这些更加好客的大气条件下, 之前的学习 假设生命是否真的存在于金星的云层中,其中一个 2021年研究 就金星云中的光养生物(捕获光子以产生复杂化合物并获取能量的生物)的潜力或利用光进行代谢目的提出光物理和化学论据。 但是生命真的可以对金星大气的构成负责吗?

在一个 最近的研究 发表在《自然通讯》上,剑桥大学的研究人员结合生物化学和大气化学来检验天文学家推测了几十年的“云中生命”假说,发现生命无法解释金星大气的组成.


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预计任何足够丰富的生命形式都会在地球大气中留下化学指纹,因为它会消耗食物并排出废物。 然而,剑桥研究人员在金星上没有发现这些指纹的证据。

即使金星没有生命,研究人员表示,他们的结果可能有助于研究整个银河系中类似行星的大气,并最终发现太阳系外的生命。

“在过去的两年里,我们一直在试图解释我们在金星云中看到的奇怪的硫化学,”剑桥地球科学系的合著者保罗·里默博士说。 “生命非常擅长奇怪的化学反应,所以我们一直在研究是否有办法让生命成为我们所见事物的潜在解释。”

鉴于金星大气中已知的化学能来源,研究人员结合使用大气和生化模型来研究预计会发生的化学反应。

“我们研究了金星大气中的硫基‘食物’——它不是你或我想吃的任何东西,但它是主要的可用能源,”剑桥大学天文学研究所的肖恩·乔丹说,该论文的第一个作者。 “如果这些食物被生命消耗,我们应该通过特定的化学物质在大气中丢失和获得来看到这一点的证据。”

这些模型着眼于金星大气的一个特殊特征——二氧化硫 (SO2) 的丰度。 在地球上,大气中的大部分 SO2 来自火山排放。 在金星上,云层中的二氧化硫含量较高,但它会以某种方式在较高海拔的大气层中被“吸出”。

“如果生命存在,它一定会影响大气化学,”剑桥地球科学系和天文学研究所的合著者奥利弗肖特尔博士说。 “生命可能是金星上的二氧化硫水平降低这么多的原因吗?”

虽然没有证据表明金星云中隐藏着吃硫的生命,但研究人员表示,当哈勃望远镜的继任者詹姆斯韦伯太空望远镜稍后开始返回其他行星系统的图像时,他们分析大气特征的方法将很有价值今年。 目前研究中的一些硫分子很容易通过 JWST 看到,因此更多地了解我们隔壁邻居的化学行为可以帮助科学家们找出银河系中类似的行星。

“要了解为什么有些行星是活着的,我们需要了解为什么其他行星是死的,”肖特尔说。 “如果生命以某种方式设法潜入金星云中,那将彻底改变我们在其他行星上寻找生命化学迹象的方式。”

“即使‘我们的’金星已经死了,其他系统中类似金星的行星也有可能存在生命,”同时隶属于剑桥卡文迪什实验室的里默说。 “我们可以把我们在这里学到的知识应用到系外行星系统——这仅仅是个开始。”

两个这样的 即将到来的美国宇航局任务 计划在 2028-2030 年发射到金星,希望进一步解开其迷人大气的秘密:DAVINCI+ 和 VERITAS,前者专门用于测量金星大气的成分,以了解它是怎样形成和演化的来确定这颗行星是否曾经有过海洋。

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金星隐藏着丰富的信息,可以帮助我们更好地了解地球和系外行星。 NASA 的 JPL 正在设计任务概念,以在地球的极端温度和大气压力下生存。 这张图片是美国宇航局麦哲伦宇宙飞船和先锋金星轨道器数据的合成。 (来源:NASA/JPL-Caltech)

这些任务将揭开关于金星及其稀薄大气层的哪些新科学? 只有时间会证明一切,这就是我们科学的原因!

与往常一样,继续做科学并继续寻找!

新闻稿: 自然通讯

资料来源: 美国宇航局太阳系探索, 大不列颠, 天体生物学 (1), 天体生物学 (2), 美国国家航空航天局