火山，而不是外星生命，或许可以解释金星奇怪的大气层

去年 9 月，科学家报告称金星云层中存在微量磷化氢气体，这提出了外星微生物可能是罪魁祸首的诱人可能性。从那时起，研究人员一直在争论这种气体是否可能来自生物、地质或大气过程。他们甚至争论它是否真的存在。

本周发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究表明，如果磷化氢悬浮在金星大气层周围，那么爆发性火山活动可能是造成磷化氢的原因。研究人员计算出，1883 年喀拉喀托火山爆发（印度尼西亚岛屿上的一次灾难性喷发）规模的火山喷发需要将火山灰喷射到金星大气层高处，在那里它会与硫酸发生反应形成磷化氢。

“金星其实并不比地球小很多……但其地质情况却大不相同，”康奈尔大学天文系主任、这项研究的合著者乔纳森·鲁尼恩说。“金星上今天正在发生火山活动……这是一个合理的推论，如果事实证明是正确的，那就非常令人兴奋，因为这意味着我们最近的邻居今天确实处于地质活动活跃状态。”

金星经常被称为地球的孪生兄弟，因为它与地球距离较近，大小和密度也相似，过去它的表面甚至可能有海洋。如今，金星表面的温度足以熔化铅，气压是地球的 90 倍，天空中布满了浓厚的硫酸云。总而言之，金星并不是黄金地段。

尽管如此，当夏威夷和智利的望远镜在金星大气中探测到磷化氢的化学特征时，研究人员开始推测它是否可以由顽强的微生物产生。

然而，其他团体对这一发现提出了质疑，最初的团队也将对金星大气中磷化氢含量的估计从约十亿分之二十修改为十亿分之一到五之间。

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因此，金星云层中是否真的存在磷化氢的问题尚未解决。即使存在磷化氢，科学家们仍未就其来源达成一致。鲁尼和其合著者、康奈尔大学地质学博士候选人 Ngoc Truong 在火山活动论文中指出，我们对微生物如何在地球上产生磷化氢仍有很多不了解的地方，更不用说在金星的恶劣条件下如何产生磷化氢了。另一项最近的研究表明，无论如何，金星云层中的水不足以维持生命。

那么磷化氢还能从哪里来呢？神秘磷化氢的另一种解释是火山喷发。在这种情况下，岩浆携带着少量被称为磷化物的化学物质从金星地幔深处流到地表。在以火山灰的形式喷入天空后，磷化物与周围的硫酸发生反应，转化为磷化氢。

一些研究人员认为，要实现这一目标，火山活动水平必须高得难以置信。鲁尼和张则不那么肯定。他们参考了之前发表的几项实验，这些实验表明，硫酸将磷化物转化为磷化氢的效率比水高出约 1,000 倍。这表明，在金星强酸性大气中，火山尘埃中少量的磷化物可以产生相当数量的磷化氢。

随后，两人计算了高活性磷化氢气体在大气中的衰变速度（如果衰变速度过快，望远镜就不太可能捕捉到它），以及地幔中磷化物的含量和火山喷发喷入大气的尘埃含量，这些磷化氢是解释望远镜观测结果所必需的。研究人员发现，喀拉喀托火山喷发规模的“大型火山爆发”可能会将物质带到高达 70 公里（约 43.5 英里）的地方。然而，他们不知道这些事件有多常见或多有可能。

“我们还指出，有一些间接证据表明当今金星上存在活跃的火山活动，”鲁尼内说。

这些观测包括对该行星表面最近的地质熔岩流和火山释放的化合物二氧化硫的周期性峰值。

“从我们的角度来看，磷化氢存在最合理的机制是金星上的活跃火山活动，”鲁尼恩说。“所有这些似乎都适用于一定程度的火山活动。”

他说，接下来的关键步骤是让科学家确定磷化氢是否真的存在，以及金星是否仍然有火山活动。美国宇航局和欧洲航天局都计划在未来几年内对金星进行探测，希望这能很快给出一些答案。

“金星提供了一个令人兴奋的机会来了解地球和金星为何如此不同，”Truong 说。“无论有没有生命，金星本身就令人兴奋。”