既然金星是外星生命的候选者，下一步该怎么办？

当一组研究人员报告在金星大气中发现了磷化氢，接下来科学家如何确认或否认金星云中存在生命。

上图为金星影像，于1974年美国宇航局“水手十号”飞临金星拍摄。图源：美国宇航局/喷气推进实验室—加州理工学院

昨天，当一个研究团队称他们在金星大气中发现了生命存在的可能信号——“磷化氢”时，我们都惊呆了。这个发现毋庸置疑地再次吸引了科学家对我们邻近行星的兴趣。下面几段是讲接下来会发生的事情，以及科学家是如何证实（或证伪）金星大气中生命的存在的。

在寻找地外生命方面，磷化氢作为一种与恶臭沼泽及企鹅粪关系密切的可燃气体，起初并不受天体生物学家的重视与关注。但就在昨天，因为一篇宣布金星大气中存在磷化氢的文章，一切都变了。

上图为金星的艺术设想图，嵌套小图表示金星大气中被探测到的磷化氢分子。图源：欧洲南方天文台（ESO） 的M. Kornmesser / L. Calçada及美国宇航局、美国喷气推进实验室、加州理工学院。

在地球上，磷化氢气体（PH3）主要由厌氧微生物产生。对比之下，金星上20ppb（十亿分之二十）浓度的磷化氢气体的发现完全出乎意料。因为在这个据称“并不宜居”的星球上，生命本不该存在，而且这种气体按理也会被紫外辐射和巨量的硫酸云分解。所以，可能有某种东西出现并生成了磷化氢，但会是什么呢？

这项研究由卡迪夫大学天文学家简·格里夫斯领导的团队完成，不过他们对结果的分析有所保留：研究结果不能作为金星生命存在的证据。然而，他们也曾说过：磷化氢也许是由一些不为人知的化学过程或是生命体自身产生的。

金星过去并非天体生物学家的重点研究对象，因为这颗行星表面有着大约860℉（450℃）的高温以及90倍于地球的地表气压。如果金星真有生命存在（听起来仍是个很大胆的假设），我们将被迫重新考虑行星宜居性问题（包括太阳系内及系外行星）。

上图展示了金星大气中微生物能够存在的温和大气区（虚线包围区域）。图源：2020格里夫斯等人期刊论文

因为一些完全可以理解的原因，人们对金星的了解非常有限。过去，金星作为一颗离地球最近的行星，相比其他行星（尤其是火星），并不受重大科学任务的青睐。

一位宇航局发言人在邮件声明中提到：“在过去的二十多年里，我们已经取得了一系列发现，这些发现共同暗示着找到地外生命的可能性正显著增加。正如逐渐增长的系外行星数量一样，金星渐渐成为了一个热门‘寻宝地’，即便由于它极端的高温、强酸性的大气和其它种种原因还未被视作寻找生命的重要之所。”

由于上文提到的一些原因，科学家们对金星地表地形、地质学（包括地质历史）、构造学及潜在的火山活动等信息都没有一个整体的认识。宇航局局长吉姆·布里登斯汀（现已辞职）昨天在推特上将金星磷化氢的发现称为“迄今为止在地外生命搜寻方面最重大的进展”，并补充说“是时候‘进军’金星了”。

的确，现在是开始研究金星的时候了。不过在我们发射探测器实地探测前，还是需要在地球上完成一些工作的。最首要的是，科学家们需要证认格里夫斯及其团队使用夏威夷麦克斯韦望远镜及智利阿塔卡玛大型毫米波天线阵收集到的光谱信号是否真的是磷化氢的特征信号。

威斯康星大学麦迪逊分校科研人员桑杰·利马耶在一封邮件中提到：“当前第一要务应是在其它波段搜寻磷化氢以证实探测结果，同时尝试绘制磷化氢的全球分布图。事实上证认工作并不容易：磷化氢在紫外与红外波段光谱强度相对较小，特征信号很容易被金星大气中足量的化学物质（二氧化碳、水蒸气、硫酸等）遮蔽而很难被探测到。”

他还提到：“金星是一颗地内行星，它在天空中的位置会始终靠近太阳，而受太阳较强辐射作用的影响，某些波段的地基观测会很困难。不过很幸运，射电波段不会有这个问题。另外，除寻找生物特征性气体外，科学家还应该寻找金星大气中明显的对比特征并试着追踪观察它们的演化与化学特性。”

两年前，利马耶在他牵头的一项研究中提出“暗斑”样貌的对比特征可能是生命存在的信号，并认为金星大气中可能存在微生物。这个当时似乎有些古怪的想法，现在变得愈发合情理了。

不过，我们最终还是要发射探测器飞往金星的。关于探测器，美国宇航局在邮件声明中分享了一些好消息：在宇航局“探索计划”的四个候选任务中，“真相（VERITAS）”与“达芬奇家具（DAVINCI+）”两个任务会直指金星。另外，宇航局也将与欧空局合作开展“预想（EnVision）”任务。由于金星离地球很近，我们或许可以采用一些更温和的方式开展探测。

上图为三个探测器的概念图。左侧为DAVINCI+，右上为VERITAS，右下为EnVision。 图源：NASA/ESA

DAVINCI+（“金星深层大气稀有气体化学过程与成像探测”的英文缩写）是一个能够利用降落伞缓慢着陆金星的探测器。通过机载的系列设备，它能探测到多种气体并绘制金星地表环境图。而VERITAS（金星发射率，射电科学，合成孔径雷达干涉测量技术，地形学，光谱学的英文首字母简称）探测器将作为卫星绕金星轨道运行。除了绘制金星的三维地形图外，它还会收集温度、重力场信息并进行远程地质观测，同时利用质谱仪载荷分析气体的化学特征。EnVision作为一颗卫星主要对金星进行地质学研究，不过它“强悍”的探测器阵列足以支撑其作用于其他任务中。

这里还有一个私营企业可以考虑：由火箭实验室创立者、百万富翁彼得·贝克提出的探索金星计划（你可能知道他们公司发射的闪烁“人类卫星”——2018年发射升空的类似迪斯科球灯的东西）。在他的计划下，一个载有多个设备的探测器将被送往金星大气。在昨天的新闻发布会上，格里夫斯说她的团队对与私营企业合作持友好态度。

上图即为彼得贝克和他提出的“人类卫星”合照，该设计像极了迪斯科厅的彩灯。图源：Wikipedia

有一点要说明：以上这些探测计划还未正式获批，可金星一夜之间已成了“香饽饽”。

这些探测任务一旦开展，首要任务便是对离地面29~43英里（47~70千米）的金星云层采样。利马耶将这些探测任务视作是“必不可少的”一环。他提到：“通过对云层进行探测分析，科学家们将有能力发现包括磷化氢在内的多种生物特征气体（比如甲烷）。其他探测任务也将确定微生物所在云汽的物理、化学、生物特性，前提是微生物确实存在”。

利马耶提道：“类似诺斯罗普·格鲁曼公司‘金星大气机动平台（VAMP）’的半浮力平台是该探测任务的理想选择，因为它能够轻松装载显微镜、光谱仪及其它设备。”

上图为一个能探测金星大气的无人飞行器（VAMP）的艺术构想图。图源：诺斯罗普·格鲁曼公司

另一种探测金星大气的可能方法是利用类似前苏联“维加”计划中的气球探测器。昨天的新闻发布会上，同为这项研究合伙人的麻省理工学院教授萨拉·西格尔也对这种探测方式给予了肯定。她提到：“或许某种‘维加’气球的超级版本能够在金星上持续工作一星期，一个月，甚至几年时间”。西格尔认为气球探测是目前已知最好的研究金星大气的方式，这也与利马耶的观点不谋而合（尽管公平来讲，气球平台与VAMP或BREEZE之类的飞行器相比可操控性更弱）。

上图为前苏联“维加”计划中释放的气球探测器示意图，其在54km高度下工作了约46小时，此高度附近是生命可能存在的理论区域。图源：俄罗斯联邦航天局

两人都认为在这类任务中，机载光谱仪的选择将是十分关键的。

利马耶认为：“如果磷化氢、二氧化硫及其他气体与金星影像中云层对比特征相关的话，从紫外到毫米波段的多波段光谱观测将可能描绘出它们的分布情况。”

正如利马耶及其团队在2018年发表的文章中提到的：“这种方法能告知科学家们可能生命形式与对比特征之间的联系”。利马耶说：“大气探测的其它相关仪器也很重要，其中包括收集环境数据的气象传感器、研究行星大气成分的化学传感器、分析物理与生物信息的荧光成像显微镜以及能够探测生物信号的其他传感装置。当然，在轨道遥测方面，多光谱成像仪是很重要的。还有呢？哈你猜对了，还有光谱仪。”

除上述项目外，科学家们还需要找出何种生物或非生物的“臭味”化学过程可能在金星大气中持续进行。在土星和木星上，磷化氢自然而然由非生物过程产生，而满足该过程的条件在金星上却未曾找到。不过正如最新研究提到的：科学家们可能忽略了一些事情。这时，能够混合与匹配原子组合的计算机算法可能会有帮助。

同时，生物学家要弄清楚可能存在的嗜极微生物是如何能承受金星极端大气环境的。人类并未在地球发现类似的生物，而正如格里夫斯在新闻发布会中的说明：“真正的挑战是发现任何形式的能够演化出适应极端酸性环境的生命”。简单讲，在人类目前的认知中，这类生命形式在进化上或生物学上是不可能存在的。

的确，现在到了科学家们进行多学科交叉研究的时候。为完成任务，我们需要天文学家、工程师、天体生物学家、微生物学家、化学家、地质学家、计算机科学家、行星科学家以及其他专家（比如，我们研究的这些微生物伦理性和安全性如何？我们该这样做吗？假若我们匆忙之中将地球上的细菌落在了金星上，“污染”了这颗星球，该怎么办？这些都是需要专家考虑的事情）。当然，所有收集的数据将被仔细检查，并由科学家们反复处理研究以获得最佳的结论。

上图为NASA/OSMA（安全与任务保障部门）提供的“行星保卫官”职位，有一定的专业要求和身份要求。图源：USAJOBS

没有人敢说发现地外生命会是迅速或容易的，不过考虑到微小外星生命“逗留”在我们眼前的可能性，是时候认真对待这场“捉迷藏游戏”了。