圖片來源:NASA

金星大氣層發現磷化氫或非有外星生命製造 可由近代火山爆發性活動排放

最新刊於《美國國家科學院期刊 (PNAS) 》的研究指,在金星大氣層發現的磷化氫 (phosphine, PH3) 可能源自該星體的火山活動。

2020 年底,金星的潛在宜居性成為焦點,因為有團隊在同年九月指於金星大氣中檢測到 PH3 ,並假設 PH可能由微生物釋出,是該星球有生物存在的證據。 PH3 是一種無色、有魚腥臭味的劇毒氣體,在地球上由細菌在缺氧環境如沼澤和污泥中產生,而金星的雲層亦是缺氧的。

然而,PH3 的生物學起源遠不是唯一可能的解釋,地球上的 PH3 也可由火山活動產生。該團隊有排除了這一點,但較近期的研究表明,金星的火山活動可能比以前認為的更活躍。

康奈爾大學團隊則對現存金星火山資料進行仔細分析,並得出結論指火山活動,尤其是爆發性火山活動,可能產生了觀察到的豐富 PH3

康奈爾大學天文學家 Jonathan Lunine 表示,發現到的 PH3 並無告訴人類金星的生物學,相反這些 PH3 提供了有關地質的信息。科學證據指向金星是個在現今或近年仍有活躍爆炸性火山活動的行星。

金星大氣層 PH3 檢測的道路並不平坦, 2017 年的夏威夷 James Clerk Maxwell 望遠鏡和 2019 年的阿塔卡馬大型毫米波次毫米波陣列 (ALMA) 觀測都測得 PH3 的大氣濃度約為 20 ppb (parts per billion, 即十億分之二十) 。不過,後來 ALMA 的數據被發現出錯,經修正的數字已大減,金星大氣平均 PH3 濃度僅為 1–4 ppb ,最高值也只有 10ppb 。

Lunine 的團隊則審視現存的金星數據,顯示近代金星仍有活躍的火山活動。團隊亦使用已有關 PH3 氣體生產的實驗室數據,來確定從金星地幔深處排出的磷化物 (phosphide) 是否可轉化為 PH3

在地球上,鐵中雜質含的磷可通過與鹽酸 (hydrochloric acid) 反應有效地轉化成 PH3 氣體,並且在地球地幔深處可找到含大量磷化物的岩漿。

團隊假設金星地幔的氧化狀態與地球相似,因為這兩顆行星的質量和成分非常相似,並發現如果通過爆炸性火山活動排出,金星岩漿中的磷化物可通過與金星大氣中的硫酸反應轉化為 PH3

金星的表面特徵亦暗示了近年有火山活動,由火山噴發產生的氣體二氧化硫 (sulphur dioxide) 已在金星大氣中檢測到。團隊透過過去的研究,確認金星上有足夠火山活動來產生觀察到的 PH3 豐富含量。

不過,團隊在報告中明言,鑑於關於 PH3 檢測本身穩健性的持續爭論,結果僅提出了評估當今金星火山活動水平的藍圖。學界有更多理由增加額外的任務,了解金星地幔的地質狀態和歷史。

來源:
Science Alert, That Scandalous Phosphine on Venus Really Could Come From Volcanoes, Says New Study, 12 July 2021

報告:
Edara, V.V., Pinsky, B.A., Suthar, M.S. & et al. (2021). Volcanically extruded phosphides as an abiotic source of Venusian phosphine. PNAS July 20, 2021 118 (29) e2021689118. doi: 10.1073/pnas.2021689118

文/Alan Chiu

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