了解地球如何制造磷化氢,或许才能揭晓金星生命之谜

2020-12-01 13:46:07

北京时间12月1日消息,据国外媒体报道,磷化氢是一种神秘物质,有人称它的气味像大蒜,但多数人描述它是一种较恶心的物质,其气味带有腐烂鱼的味道。此外,它具有爆炸性,在室温下能在空气中自燃,如果人们不慎吸入肺部,依据吸入剂量不同,要么引起刺激反应和呼吸困难,要么会抑制人体中枢神经系统,甚至导致死亡。


  如果你不从事半导体制造业,没有接触过含有磷化氢的灭鼠药,不了解化学武器的科学原理,那就很难掌握磷化氢的真实属性。今年,科学家宣布一项重大天文发现,声称在金星大气层中发现磷化氢迹象,并推测它可能是由神秘生命体制造的。


  磷化氢从化学武器变成潜在生命迹象的奇异变迁,主要归功于美国麻省理工学院量子天体化学家克拉拉·苏萨·席尔瓦(Clara Sousa-Silva)的努力,她花了10年时间深入研究磷化氢分子,她说:“磷化氢是一种可怕的分子,它在各个方面都表现得很‘肮脏’。”


  今年9月份,科学家发现金星大气层中存在磷化氢分子,他们排除了这些磷化氢来源于的地球的多种可能性,源于金星生命是剩下的几种可能性之一,但潜在的问题是,我们对地球生命如何产生磷化氢知之甚少。



  “阴影生态系统”能制造磷化氢


  磷化氢是一种简单的分子,是由一个磷和三个氢组成,但却很难制造出来。磷和氢本来不是和谐相处的原子,它们不是一种自然的“伙伴关系”。在拥有大气层的类地岩石行星上,磷化氢无法自然形成,还需要借助其他因素,投入一定能量来分离氧气和磷,这样才能形成稳定的磷-氢配对结构。在某些情况下,这种额外能量来自于外部自然资源,例如:雷击。


  地球上的磷化氢存在于沼泽、土壤和淤泥之中,这些地方经常出现厌氧腐烂,细菌在缺氧的情况下会分解生物尸体,这些环境被称为“阴影生态系统”,远离于我们熟知的喜氧生命系统。目前,科学家在南极土壤中也发现了磷,人们认为南极企鹅粪便中的含磷化合物会逐渐减少,使用酶或者电子带走氧气,再通过细菌产生磷化氢。


  人们对这些生态系统中为何会产生磷化氢了解并不多,它不太可能是生物的排泄物质,因为它的制造需要能量。这可能是生物的一种防御机制,充分利用毒气保护自己,另一种可能是它是一种信号物质,类似于某些树木产生一种叫做异戊二烯的分子,作为生物之间彼此交流的方式。席尔瓦说:“这样做的生命愿意牺牲能量,因为与释放水相比,它能产生一个明确的信号。”


  生成磷化氢的第三种可能性颇富争议——地球上的细菌可能制造磷化氢,这是以物易物交换经济的一部分。细菌可以用磷交换其他营养物质,在它们的生态系统中存在不同物种,而细菌产生的磷化氢可能对于它们的全球循环中发挥某些重要作用,目前这一点亟待深入研究。