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找到这种最臭的分子,就找到了外星生命

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澳门新萄京官方网站67677 ,原标题:科学家认为系外行星中的磷化氢可能是外星生命的标志
来源:cnBeta.COM由麻省理工学院的Clara
Sousa-Silva领导的团队进行的一项新研究表明,外星生命可能“臭”。科学家们确定,磷化氢(一种易燃的有毒气体)可能是系外行星上厌恶氧气的外星生命的标志,这可以通过太空望远镜发现。当科学家在研究系外行星的大气时,试图找出它们的组成,以及它们是否表现出生物特征,即与生命相关的气体,包括氧气和甲烷。麻省理工学院的研究小组提出了一种不太可能的生物签名候选物——磷化氢。在地球上,大多数生命形式与这些物质都没有任何关系,其主要存在于沼气,企鹅粪堆或獾的内脏中。有趣的是,膦很难产生,因为要花费大量的精力才能使分子聚集在一起。在地球上,它是厌氧微生物的产物,它们可以避开氧气并喜欢生活在极端条件下。然而,在太空中,它是在木星和土星大气中发现的一种微量气体-它是由大气中深处的巨大能量产生的。实际上,研究小组在查看了16000种生物签名候选化学物质(以及膦的详细特性)后发现,臭味分子仅由细菌和微生物在类似地球的行星上发现的条件下产生。由于磷化氢在厌氧生物中的作用类似于氧气,因此研究小组意识到,磷化氢在系外行星大气中的浓度与地球上甲烷的浓度相同,因此可以用计划中的詹姆斯韦伯太空望远镜等望远镜在16光年之外检测到磷化氢。Sousa-Silva表示:“在地球上,氧气确实是生命的令人印象深刻的标志。但是除了生命之外,其他事物也会产生氧气。重要的是要考虑可能不会经常产生的陌生分子,但是如果您确实发现了它们在另一个行星上,那么只有一个解释。”关于这项研究的论文最近发表在《天体生物学》杂志上。

文章来源:原理  磷化氢(PH₃)可能是地球上最臭、最毒的气体了,它存在于一些最肮脏的地方,比如企鹅的粪便堆里,或者沼泽深处,甚至在一些獾和鱼的内脏里。这种腐烂的“沼气”高度易燃,能与大气中的微粒发生反应。  磷化氢分子由一个磷原子和三个氢原子组成,这两种原子通常并不容易聚集在一起,因此磷化氢分子的形成需要大量的能量。20世纪70年代,科学家在木星和土星的大气中发现了磷化氢。科学家推测,在这类气态巨行星上的极端环境可以为这两种原子克服彼此之间的天然排斥提供巨大能量,使它们能自发地聚集在一起形成磷化氢。  ○
地球上已知的具有恶臭和毒性的磷化氢分子。如果在附近的系外行星上发现,它或许就意味着有外星生命存在。|
图片来源:NASA &
MIT  磷化氢是一种有毒的分子,地球上的大多数生命,尤其是所有需要氧或呼吸氧气的生物几乎都不想和这种分子搭上什么关系,这些生物既不会生产磷化氢,也不需要依赖它生存。  然而在一项新的研究中,麻省理工学院(MIT)的研究人员发现了能够产生磷化氢的生命形式——厌氧生物。厌氧生物可以在不需要依靠氧气的情况下大量繁殖。通过筛查和验证,研究人员发现磷化氢只能通过这些极度厌氧的生物才能产生。这一特征使得磷化氢成为一种纯粹的生物标志(至少对某种生命来说)。这一结果被发表在了近期的《天体生物学》杂志上。  MIT的科学家Clara
Sousa-Silva是这篇论文的第一作者,她与同事一直在为有望成为生物标志的分子建立数据库。他们已经收集了超过16000个候选分子,磷化氢是其中之一。这些分子中的绝大多数还没有被完全定性,也就是说即便科学家在系外行星的大气层中发现它们中的任何一个,仍无法知道这些分子代表的是生命的迹象还是别的什么。而在这篇新的论文中,他们确切地给出结论:如果在岩石行星上发现磷化氢分子,则必然意味着那里存在着某种生命。○
在系外行星的大气中搜索生命标记的Clara Sousa-Silva。| 图片来源:Melanie
Gonick  这个结论并非轻易得出的。早在10年前,Sousa-Silva就已经开始研究这种散发着恶臭的有毒气体。在伦敦大学学院(UCL)攻读博士学位的过程中,她确定了磷化氢的光谱信息——找到了会被磷化氢吸收的光的确切波长,确定了只要有这种气体存在于大气中,那么相应的大气数据中就不会出现这种波长。  从那时起,她便开始思考:除了在气态巨行星的极端环境中产生,地球上的生命也能产生磷化氢吗?  在结束博士生阶段后,她前往MIT,与MIT的同事一起寻找这个问题的答案。他们首先研究了磷化氢的性质,以及它与其他分子在化学上的区别。此外,他们收集任何与在地球上检测到了磷化氢有关的信息,结果发现,任何没有氧气的地方都有磷化氢,比如沼泽、湿地、湖泊沉积物,以及所有东西的屁和肠道中。这一规律让她豁然开朗,这让她意识到,对于喜氧生物具有毒性的磷化氢,对于厌氧生物或许就是美好的存在。  于是,她将磷化氢与厌氧生物结合在了一起,并相信这种分子可以是一种生物标志。为了验证这一观点,他们首先检查了是否有生命之外的其他物质可以产生磷化氢。他们在各种极端的环境下研究磷是否能以某种非生物方式转化成磷化氢。  在经过几年的深入研究之后,他们发现只有生命才能产生可被检测到的磷化氢。这代表检测到磷化氢意味着一个确切的生命迹象。  随后,他们探索了这种分子是否可以在系外行星的大气层中被探测到。他们模拟了理想的、缺氧的类地系外行星大气层,在模拟中输入了不同的磷化氢产生速率,然后推断出在给定的磷化氢生产速率下,大气光谱将会呈现出的样貌。  他们的结果显示,如果某颗岩石行星上的磷化氢产量大致与地球上的甲烷产量相似,且这颗行星位于距离地球大约16光年之内的位置,那么就能产生能被詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)等新一代望远镜探测到的信号。  Sousa-Silva介绍说,新的研究结果除了确定了在寻找外星生命的过程中,可以把磷化氢列为一个确切的生物标记之外,还为所有从事相关研究的科学家提供了一个可用于确定其他16000多个候选生物标记中的方法。她呼吁科学界加强对筛选这些候选分子方面的投入,使这类研究成为较为优先的重点项目。因为如果我们一旦能确定某些信号是只有生命才能发出的,那对我们来说无疑是挖掘到了一座巨大的宝藏。

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地球上已知的具有恶臭和毒性的磷化氢分子。如果在附近的系外行星上发现,它或许就意味着有外星生命存在。|
图片来源:NASA & MIT

磷化氢可能是地球上最臭、最毒的气体了,它存在于一些最肮脏的地方,比如企鹅的粪便堆里,或者沼泽深处,甚至在一些獾和鱼的内脏里。这种腐烂的“沼气”高度易燃,能与大气中的微粒发生反应。

磷化氢分子由一个磷原子和三个氢原子组成,这两种原子通常并不容易聚集在一起,因此磷化氢分子的形成需要大量的能量。20世纪70年代,科学家在木星和土星的大气中发现了磷化氢。科学家推测,在这类气态巨行星上的极端环境可以为这两种原子克服彼此之间的天然排斥提供巨大能量,使它们能自发地聚集在一起形成磷化氢。

磷化氢是一种有毒的分子,地球上的大多数生命,尤其是所有需要氧或呼吸氧气的生物几乎都不想和这种分子搭上什么关系,这些生物既不会生产磷化氢,也不需要依赖它生存。

然而在一项新的研究中,麻省理工学院的研究人员发现了能够产生磷化氢的生命形式——厌氧生物。厌氧生物可以在不需要依靠氧气的情况下大量繁殖。通过筛查和验证,研究人员发现磷化氢只能通过这些极度厌氧的生物才能产生。这一特征使得磷化氢成为一种纯粹的生物标志。这一结果被发表在了近期的《天体生物学》杂志上。

MIT的科学家Clara
Sousa-Silva是这篇论文的第一作者,她与同事一直在为有望成为生物标志的分子建立数据库。他们已经收集了超过16000个候选分子,磷化氢是其中之一。这些分子中的绝大多数还没有被完全定性,也就是说即便科学家在系外行星的大气层中发现它们中的任何一个,仍无法知道这些分子代表的是生命的迹象还是别的什么。而在这篇新的论文中,他们确切地给出结论:如果在岩石行星上发现磷化氢分子,则必然意味着那里存在着某种生命。

○在系外行星的大气中搜索生命标记的Clara Sousa-Silva。| 图片来源:Melanie
Gonick

这个结论并非轻易得出的。早在10年前,Sousa-Silva就已经开始研究这种散发着恶臭的有毒气体。在伦敦大学学院攻读博士学位的过程中,她确定了磷化氢的光谱信息——找到了会被磷化氢吸收的光的确切波长,确定了只要有这种气体存在于大气中,那么相应的大气数据中就不会出现这种波长。

从那时起,她便开始思考:除了在气态巨行星的极端环境中产生,地球上的生命也能产生磷化氢吗?

在结束博士生阶段后,她前往MIT,与MIT的同事一起寻找这个问题的答案。他们首先研究了磷化氢的性质,以及它与其他分子在化学上的区别。此外,他们收集任何与在地球上检测到了磷化氢有关的信息,结果发现,任何没有氧气的地方都有磷化氢,比如沼泽、湿地、湖泊沉积物,以及所有东西的屁和肠道中。这一规律让她豁然开朗,这让她意识到,对于喜氧生物具有毒性的磷化氢,对于厌氧生物或许就是美好的存在。

于是,她将磷化氢与厌氧生物结合在了一起,并相信这种分子可以是一种生物标志。为了验证这一观点,他们首先检查了是否有生命之外的其他物质可以产生磷化氢。他们在各种极端的环境下研究磷是否能以某种非生物方式转化成磷化氢。

在经过几年的深入研究之后,他们发现只有生命才能产生可被检测到的磷化氢。这代表检测到磷化氢意味着一个确切的生命迹象。

随后,他们探索了这种分子是否可以在系外行星的大气层中被探测到。他们模拟了理想的、缺氧的类地系外行星大气层,在模拟中输入了不同的磷化氢产生速率,然后推断出在给定的磷化氢生产速率下,大气光谱将会呈现出的样貌。

他们的结果显示,如果某颗岩石行星上的磷化氢产量大致与地球上的甲烷产量相似,且这颗行星位于距离地球大约16光年之内的位置,那么就能产生能被詹姆斯·韦伯太空望远镜等新一代望远镜探测到的信号。

Sousa-Silva介绍说,新的研究结果除了确定了在寻找外星生命的过程中,可以把磷化氢列为一个确切的生物标记之外,还为所有从事相关研究的科学家提供了一个可用于确定其他16000多个候选生物标记中的方法。她呼吁科学界加强对筛选这些候选分子方面的投入,使这类研究成为较为优先的重点项目。因为如果我们一旦能确定某些信号是只有生命才能发出的,那对我们来说无疑是挖掘到了一座巨大的宝藏。

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