磷化氢是一种气味难闻的气体,对地球生命来说是有毒的,可能预示着宇宙其他地方存在外星生命。为什么这样的外星人会产生这种气体,目前还不清楚,但他们可能将其用作细胞通讯的一种形式。在6月24日举行的年度天体生物学科学会议上,麻省理工学院分子天体物理学博士后Clara Sousa-Silva在演讲中说:在宇宙中寻找生命,没有人是显而易见的选择。
首先,在地球上,磷化氢是一种“极其易燃、毒性极高、恶臭难闻的分子”。反应性很强,需要大量的能量才能产生,所以它不受地球上生命的青睐,也不应该在任何地方被发现,即便如此,它还是在全球范围内少量存在。在污水、沼泽地、鱼和婴儿的肠道、稻田和企鹅粪便中都能发现这种气体的痕迹,但所有这些地方都有一个共同点:没有氧气的环境。当磷化氢暴露于氧气中时会发生反应,并干扰细胞利用氧气产生能量的能力。
只有磷酸盐与氧气代谢的关系才会使其毒性如此之大,甚至在第一次世界大战期间,它被用作化学武器,但在无氧环境中,磷化氢没有那么邪恶。在远离氧气行星上的其他生命“可以愉快地产生磷化氢”。在地球上,微生物在无氧环境中产生磷化氢,尽管我们不知道它们是如何以及为什么要花费这么多的能量来产生磷化氢。研究人员,生命可能是利用膦来防御,为生化过程捕获金属,或与其他细胞沟通。
更重要的是,更大的生命形式(如人类)通过杀虫剂和甲基苯丙胺生产等活动向大气中产生和释放少量的磷化氢。因此,苏萨-席尔瓦和团队想要看看在不同系外行星上探测到磷化氢的可能性有多大。模拟了不同系外行星上磷化氢的产生、生存和破坏,并发现在特定条件下,确实可以通过测量磷化氢与光相互作用来探测磷化氢的存在。数据表明,如果这种气体在全球产生的浓度与地球上缺氧生态系统(如污水处理厂)大气中的浓度相当,那么这种气体可以被检测到。
更重要的是,发现膦不会给出任何“假阳性”。有时,非生物现象(如闪电)或地质结构(如火山)会释放出甲烷或生物体产生的分子等气体,这是愚弄了天体物理学家。在一个多岩石的温带系外行星上,任何可检测到的磷化氢含量似乎都只能由生命产生。模拟显示,闪电和火山等现象可以产生非常微量的磷化氢,这些磷化氢可以忽略不计,也无法检测到。想象一个潮湿、无氧“两极之间的热带天堂”,这个星球可能会产生大量的磷化氢。
那个星球上的外星生命可能会发现我们这个富含氧气的世界超级没有吸引力,生命可以爱氧,也可以爱磷化氢,但它不可能同时爱两者。然而,一颗行星产生那么多可检测到的磷化氢,实际可能性仍然非常低,这是因为磷化氢需要大量的能量才能合成,而磷(构成磷的元素之一)可能在任何行星上都不会大量存在。但是“仅仅因为一个分子的丰度很低,对大气的影响很小,这并不意味着你不应该去寻找它。
法国里昂大学博士后郝继华(音译)同意这一观点:我不知道(产量)会达到多少才能被检测到,但“这是一个非常有希望的签名”。这听起来真的很有趣……尤其是如果你能探测到它,并把它与其他潜在生物特征气体联系起来的话。事实上,这个潜在的目标只是16000多个潜在分子中的一个,这些分子可以作为生命的信号,我们不应该偏爱具有生物特征的气体,但如果我们这么做了,希望能说服你成为‘磷化氢团队’,其研究发现将发表在即将出版的《天体生物学》上。