金星“生命记号”，2020年天文学最大乌龙？
澎湃新闻记者 虞涵棋
进入2021年，去年的爆炸性科学新闻“金星生命记号”仍未盖棺定论，但一系列质疑证据陆续登上天文学顶级期刊，该事件已不可避免地滑向“乌龙”。
470摄氏度，90倍地球大气压，下的“雨”都是硫酸，这样的金星竟然会有“生命记号”？
自2020年9月14日英国卡迪夫大学、剑桥大学、曼彻斯特大学、美国麻省理工学院等机构联合在《自然-天文学》（Nature Astronomy）上发表了题为《金星云层中的磷化氢气体》（Phosphine gas in the cloud decks of Venus）的爆炸性论文（下称“原论文”）后，不仅吃瓜群众多有不解，泼冷水的科学家也大有人在。
2020年9月15日讯，欧洲南方天文台14日发布的一张金星的艺术效果图，小图中展示了磷化氢分子。 人民视觉 图
科学界最光明正大的较量，就是用论文来回击论文。自去年10月份起，ArXiv这个科学家们在发表论文前预先上传草稿的网站，成了“有理有据”交火的前哨阵地，陆续出现了反驳原论文的文章。
经过数月的同行评议，几篇反驳文章已经登上了《天文学与天体物理学》（A & A）等重量级期刊。他们从不同角度开“锤”，但核心结论简单而一致：金星云层中根本没有异常含量的磷化氢气体。“记号”本身就不再存在了，遑论“记号”是否来自于生命。
原论文的故事
要知道，现代的天文学家已经不是在直接“看星星”，而是在“看数据”。望远镜并非像相机一样直接拍出星星的照片，而是传输海量的光谱数据。天文学家们要做的，就是埋头在这些数据里挖掘蛛丝马迹，看看能不能讲出一个符合某种理论模型、同时逻辑上也讲得通的故事。
这里面涉及到复杂的数据处理过程，最终数据和故事的匹配程度，统计学会给出评估。达到了一定的数学标准，才能算得上一个可靠的故事。
那么，原论文到底是讲了一个怎样的“故事”呢？
简单来说。我们可以想象光谱就像一把梳子，每个梳齿依次代表不同频率的光波。
当这把梳子“梳”过金星的大气层，里面的一些化学物质会吸收特定频率的光波，把那几根对应的梳齿折断了一些。
所以，科学家们观察一下最后梳子上断了哪几根梳齿，缺失的长度有多少，就可以推理出金星大气层上有哪些化学物质，含量有多少。
原论文发现，是267吉赫兹（GHz）这根“梳齿”缺了很明显的一部分。他们认为，这根梳齿对应着的化学物质是磷化氢（PH3）。
同为氧族氢化物，磷化氢和更为著名的硫化氢一样恶臭且剧毒，为什么可以作为一种“生命记号”呢？
原来，人类目前只在太阳系大型气态行星的高温高压大气层深处找到过磷化氢，而岩石星球高度氧化的表面和大气层会快速破坏掉磷化氢。
例如，在我们的地球上，磷化氢的产生只与人类工业生产或厌氧微生物活动相关。
而从光谱的缺失程度来估算，金星云层中的磷化氢丰度为20ppb，即每十亿个分子中有二十个磷化氢分子。
原论文写道：“穷尽稳态化学和光化学路径分析，金星磷化氢的存在难以解释。金星大气层、云层、地面、地底、闪电、火山或陨石传输都没有已知的非生物产生方式。”
根据模拟，在金星的温度和浓度下，光化学路径要产生这个浓度等级的磷化氢气体，反应速率还差了4到6个数量级。
也就是说，这不仅暗示着金星云层中有生命存在，而且可能是活着的生命，还在源源不断地产生磷化氢，以抵消快速分解的过程。
论文得出结论：“磷化氢可能来自未知的光化学或地质化学过程，或是生命，类似于地球上的生物源磷化氢。”
在质疑声音涌现后，原研究团队曾经对数据进行了重新分析，承认部分阳性结果可能是由二氧化硫而非磷化氢造成的。
不过，该团队坚持认为，在排除掉原有的错误处理后，金星云层中的磷化氢证据依然存在，只是丰度降到了原来推算值的1/7。
反方的声音
尽管原论文的结论下得很谨慎，并没有直接说金星上有生命。但退一步讲，这个磷化氢信号真的存在吗？
原论文所用的数据来自两台毫米波（30GHz至300GHz）/亚毫米波的望远镜，分别是位于夏威夷的麦克斯韦望远镜（JCMT）和位于智利的阿塔卡玛望远镜（ALMA）。
2020年12月1日，荷兰莱顿大学观测天体物理学教授Ignas Snellen等学者在《天文学与天体物理学》发表《对金星267兆赫ALMA观测结果的再分析：未显著探测到磷化氢》（Re-analysis of the 267-GHz ALMA observations of Venus No statistically significant detection of phosphine）。
该团队认为，原论文用以拟合数据的12阶多项式会导致噪音，相当于增强了信号。用这种处理数据手法还可以制造出其他5种强信号。
荷兰团队用自己的方法重新处理ALMA数据后，磷化氢信号的可靠度就只有2σ，达不到统计学的通常要求了。一言以蔽之，荷兰团队用上他们认为更靠谱的数据处理方法后，ALMA望远镜提出的267GHz信号不能说明是来自磷化氢的。
2020年12月24日，比利时皇家空间和高层大气物理研究所（Royal Belgian Institute for Space Aeronomy）的特罗佩（L. Trompet）等人在通过《天文学与天体物理学》发表论文，宣称未在金星高层大气中发现显著磷化氢气体。
他们引用的旁证来自欧洲航天局的金星探测器“金星快车”上的掩日红外光谱仪（SOIR）。在2006年6月至2014年12月期间，“金星快车”共观测了超过750次金星中高层大气掩日的现象。当阳光经过金星大气时会被大气中的分子吸收掉一部分能量，在光谱上留下特殊的暗线，从而推测金星大气的成分。
论文报告称，并未发现磷化氢证据。对于原研究宣布发现磷化氢的金星大气区域，该团队测算出的磷化氢气体丰度上限为0.2ppb，比起20ppb足足低了两个数量级。
不过，即使金星“生命记号”最终坐实是乌龙，这波讨论还是有积极意义的。我们之前是否把目光放得太远了，而忽视了身边的邻居？美国、苏联对金星探测曾经富有热情，但因环境恶劣，探测器往往很快报废。后来，人类就对这颗炼狱星球失去了兴趣，把注意力聚焦在了火星，甚至更远的太阳系外。人类上一次研究金星上的磷元素，还要追溯到1985年苏联Vega二号所做的登陆实验。
目前，下一个金星探测器排期最前的国家是印度，预计在2023年左右发射。
责任编辑：李跃群
校对：张艳
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