本文及圖片均摘抄編譯自日本國立天文臺的研究成果公關發佈資料
由英國卡迪夫大學的Jane Greaves等英美日三國研究人員組成的研究團隊，利用阿爾瑪望遠鏡和詹姆斯·開克·小麥克斯韋望遠鏡，在金星上檢測出了磷化氫（PH3）。
研究團隊調查了金星大氣層中陽光引起的化學反應或者火山噴發等產生磷化氫的可能性，但均無法解釋觀測到的磷化氫的數量問題。因此研究團隊推測，金星上的磷化氫很可能是透過未知的化學反應產生的。另一方面，正如地球上存在釋放磷化氫的微生物那樣，也不能排除金星上的磷化氫是源自生命的可能性。
磷化氫是一種證明太陽系外行星存在生命的指標之一，此次的發現有助於驗證其合理性，也表明了今後詳細觀測金星大氣的重要性。
金星大氣層以及發現的磷化氫示意圖（Credit: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL/Caltech）
金星在太陽系中是公轉軌道位於地球内側的行星，體積和質量均與地球相似。二者最大的區別是，金星的大氣層非常厚，而且主要由二氧化碳組成其。在金星表面，高達90個大氣壓力的二氧化碳大氣層帶來強烈温室效應，使金星表面溫度達到460℃。包括大氣在内，金星整體都非常乾燥，被認爲不太可能像地球一樣存在生命。另一方面，部分研究人員認爲，在氣壓和溫度都更低的50km高度附近，微生物也許能存活，爲此也一直在推進相關研究。
判斷一個行星上是否存在生命的方法之一是調查其大氣層的成分。例如，如果某種分子是由生命體排放的，同時又具備難以透過大氣中的化學反應生成的特性，那麼該分子即可作爲生命指標。
磷化氫是近年受到關注的生命指標之一。因爲在地球上，磷化氫與生命活動有關。而在金星大氣層那種存在很多氧原子的環境中，與氫原子相比，磷與氧原子結合的可能性更高。此外，如果大氣中存在氯離子等，磷化氫會遭到破壞。在這樣的環境中，必須能持續不斷地供應磷化氫才可以保證其穩定存在。
卡迪夫大學的Jane Greaves等人組成的研究團隊在調查太陽系外行星上的磷化氫之前，先嚐試在太陽系内行星的大氣層中尋找磷化氫。研究團隊利用位於夏威夷的詹姆斯·開克·小麥克斯韋望遠鏡（JCMT）以波長約爲1mm的電波對金星進行觀測時，發現了磷化氫的跡象。爲進一步應答，又利用阿爾瑪望遠鏡進行了觀測，果然檢測到了磷化氫。Greaves表示：「在金星的光譜中看到磷化氫的跡象時非常震驚。」
觀察應答，金星每10億個大氣分子中約存在20個磷化氫分子。研究團隊爲了調查磷化氫的成因，研究了陽光和雷電在金星大氣中引起的化學反應、風從地表吹到大氣中的微量元素以及火山氣體等產生的磷化氫，但得出的結論是，這些因素能夠產生的磷化氫最多隻有觀測到的磷化氫含量的一萬分之一左右。
研究團隊還以地球上的微生物爲參考，估算了金星大氣中存在微生物時的磷化氫生成量。地球上的一些微生物從岩石或其他生物物質中獲取磷，然後攝取氫排放出磷化氫。研究團隊認爲，如果金星的大氣中也存在同樣的微生物，就可以解釋檢測出的磷化氫的數量問題了。
在阿爾瑪望遠鏡觀測到的金星影像上重疊磷化氫光譜得到的影像。灰線是利用JCMT、白線是利用阿爾瑪望遠鏡觀測的光譜。溫度更高的低層大氣發射出強烈的電波，中層大氣中的低溫磷化氫僅吸收特定波長的電波，因此形成了光譜凹陷的「吸收線」（Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Greaves et al. & JCMT (East Asian Observatory)）
研究團隊的成員之一、日本京都產業大學的佐川英夫教授表示：「此次得出了大氣中的化學反應等無法產生足夠數量的磷化氫的結論，當然也有可能是我們所不知道的生命以外的化學反應產生的磷化氫。今後包括重新對金星進行觀測以驗證此次的結果在内，要想得出確切的結論，還存在很多工作要做。」
論文資訊
題目：Phosphine gas in the cloud decks of Venus
期刊：Nature astronomy
URL：nature.com/articles/s41550-020-1174-4
公關發佈資料
編譯：JST客觀日本編輯部
