【菜科解读】

　　新南威尔士大学悉尼分校领导的一项研究表明：在科学家揭示了可能与磷化氢的产生或消耗有关的近1000个大气分子的光谱特征之后，对其它行星上生命的寻求得到了极大的推动。

　　科学家长期以来一直猜测，磷化氢——一种由一个磷原子包围三个氢原子(PH3)组成的化合物——如果在像我们这样的小岩石行星的大气中发现，可能表明有生命的迹象，在那里它是由细菌的生物活性产生的。

　　因此，当一个国际科学家团队去年声称在金星的大气中发现了磷化氢时，它提出了另一颗行星上生命的第一个证据的诱人前景——尽管是原始的单细胞物种。

　　但是并不是所有人都说服了，有些科学家质疑金星大气中的磷化氢是否真的是由生物活性产生的，还是根本没有检测出磷化氢。

　　现在，由新南威尔士大学悉尼分校的科学家领导的一个国际团队，通过演示如何在最初检测到潜在的生物标志后，再搜索相关分子，为这一发现以及未来在其他星球上寻找生命做出了重要贡献。

　　在2021年4月8日发表的一篇论文中，他们描述了该团队如何使用计算机算法为958个含磷分子物种生成近似红外光谱条形码的数据库。

　　正如新南威尔士大学化学学院的劳拉·麦克基米什（Laura McKemmish）博士所解释的那样：“当科学家们寻找其他行星上的生命证据时，他们不需要进入太空，只需将望远镜对准该行星即可。

”

　　她说：“要识别行星上的生命，我们需要光谱数据。

”

　　“有了正确的光谱数据，来自行星的光可以告诉您行星大气中的分子。

”

　　她说：“磷是生命中必不可少的元素，但直到现在，天文学家只能寻找一种多原子含磷分子——磷化氢。

”

　　“膦是一种非常有前途的生物特征，因为它只能通过自然过程以极低的浓度产生。

但是，如果我们无法追踪其生产或消费方式，就无法回答是在行星上产生磷化氢的化学物质是不寻常的化学物质还是绿色的小矮人的问题。

”麦克基米什博士说。

　　为了提供见解，McKemmish博士召集了一个庞大的跨学科团队，以了解磷在化学，生物和地质方面的行为，并询问如何仅通过大气分子即可对其进行远程研究。

　　“这项研究的最大优势在于，它汇集了来自不同领域（化学，生物学，地质学）的科学家，围绕着一个领域无法独自解决的其他地方的生命寻求解决了这些基本问题。

”天体生物学家、该项研究的合著者、副教授布伦丹·伯恩斯(Brendan Burns)说。

　　McKemmish博士继续说道：“一开始，我们寻找的是在大气中最重要的含磷分子，我们称为P分子，但事实却鲜为人知。

因此，我们决定研究在气相中可能发现的大量P分子，否则它们对红外光敏感的望远镜将无法发现这些P分子。

”

　　McKemmish博士说：“通常一次一次产生一个分子的新分子种类的条形码数据，这一过程通常需要花费数年的时间。

但是参与这项研究的团队使用了她所谓的‘高通量计算量子化学’仅在几周内就预测了958个分子的光谱。

”

　　“尽管这个新数据集尚不具备进行新检测的准确性，但它可以通过强调具有相似光谱条形码的多种分子种类的潜力来帮助防止误分配——例如，在某些望远镜下分辨率较低，水和酒精可能会难以区分。

”

　　“这些数据还可以用来对分子检测的难易程度进行排名。

例如，与直觉相反，观察地球的外星天文学家会发现，在我们的大气中检测0.04%的CO2比检测20%的O2要容易得多。

这是因为CO2吸收光的能力比O2强得多——这实际上是导致地球温室效应的原因。

”

　　无论关于金星大气中是否存在磷化氢以及地球上存在潜在生命迹象的辩论的结果如何，这一最新的关于使用望远镜可以探测到什么的知识将对探测太阳系外行星——其他太阳系的行星——上的潜在生命迹象非常重要。

　　McKemmish博士说：“我们将能够观察系外行星并查看是否存在生命，这是使用望远镜收集的光谱数据的唯一方法，这是我们唯一的工具。

”

　　McKemmish博士说：“我们的论文为跟进潜在生物特征的检测提供了一种新颖的科学方法，并且与研究太阳系内外的天体化学有关。

” “进一步的研究将迅速提高数据的准确性，并扩大所考虑的分子范围，为将来在分子的检测和鉴定中的应用铺平道路。

”

　　研究员和CSIRO天文学家Chenoa Tremblay博士说：“随着更强大的望远镜在不久的将来投入使用，该团队的贡献将是有益的。

”

　　她说：“这些信息是在天文学的关键时刻出现的。

”

　　“一种名为詹姆斯·韦伯太空望远镜的新型红外望远镜将于今年（2021）晚些时候发射，它将比其前身如赫歇尔太空天文台更灵敏，并覆盖更多的波长。

我们将需要非常快速的信息来识别数据中的新分子。

”

　　她说：“尽管研究小组的工作重点是用对红外光敏感的望远镜检测到的分子的振动运动，但他们目前正在努力将该技术扩展到无线电波长。

”

　　“这对当前和新的望远镜都很重要，比如即将在西澳大利亚建造的平方公里望远镜阵列。

”

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