新研究让科学家对跟其他行星上生命有关的分子有了更多了解

发表于 4年以前 | 总阅读数：446 次

长期以来，科学家们在一直推测，磷化氢--一种由一个磷原子和三个氢原子组成的化合物(PH3)--可能是生命存在的证据，如果在像我们地球一样的小型岩石行星的大气中发现，在那里，细菌的生物活动产生了磷化氢。

因此，当一个国际科学家团队去年宣称在金星的大气中检测到磷化氢时这就带来了在另一颗行星上发现生命的第一个证据的诱人前景--尽管那只是原始的单细胞物种。

但并不是每个人都相信，一些科学家则质疑金星大气层中的磷化氢是否真的由生物活动产生或是否真的检测到了磷化氢。

现在，由新南威尔士大学悉尼分校的科学家们领导的一个国际团队为这项研究以及未来在其他星球上寻找生命做出了关键贡献，他们演示了如何在最初发现潜在的生物特征之后再寻找相关分子。

相关研究报告已发表在《Frontiers in Astronomy and Space Sciences》上，

其描述了研究团队是如何利用计算机算法生成一个包含958种含磷分子的近似红外光谱条形码的数据库的。

外观与研究

新南威尔士大学化学学院的Laura McKemmish博士表示，当科学家们寻找其他行星上生命的证据时，他们不需要进入太空，他们可以简单地用望远镜对准正在寻找的行星。“为了确认行星上的生命，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你该行星大气中的分子是什么。”

磷是生命的基本元素，但到目前为止，天文学家只能找到一种多原子含磷分子，即磷化氢。

“磷化氢是一种非常有前景的生物信号，因为它只能通过自然过程以极低的浓度产生。然而如果我们不能追踪它是如何产生或消耗的，我们就不能回答这个问题：这是不寻常的化学反应还是小绿人在行星上制造磷化氢，”McKemmish说道。

为了提供更深入的了解，McKemmish召集了一个大型跨学科团队来研究磷在化学、生物和地质方面的表现并询问如何仅通过大气分子进行远程研究。

“这项研究的伟大之处在于它把不同领域的科学家--化学、生物学、地质学--聚集在一起解决了围绕在其他地方寻找生命的基本问题，而这些问题仅靠一个领域是无法回答的，”天体生物学家、该研究的论文合著者Brendan Burns副教授说道。

McKemmish博士继续说道：“一开始，我们在大气中寻找最重要的含磷分子，也就是我们所说的P分子，但结果发现我们知之甚少。因此，我们决定研究大量的P分子，这些分子可以在气相中发现，反之，对红外线敏感的望远镜就无法探测到。”

McKemmish指出，新分子物种的条形码数据通常是一次产生一个分子，这个过程通常需要数年时间。但参与这项研究的团队通过使用其所称的“高通量计算量子化学”只在短短几周内就预测了958个分子的光谱。

“尽管这个新的数据集还不具备实现新探测的准确性，但它可以通过强调具有类似光谱条形码的多种分子物种的潜力来帮助防止错误分配--例如，在一些望远镜的低分辨率下，水和酒精可能无法区分。这些数据还可以用来对分子检测的难易程度进行排序，”McKemmish说道。

系外行星上的生命

不管有关金星大气中磷化氢存在和金星中生命潜在迹象的辩论结果怎样，最近的这项研究将对系外行星生命的潜在信号探测工作来说非常重要。

McKemmish说道：“我们观测系外行星并判断那里是否存在生命的唯一方法是使用望远镜收集的光谱数据，这是我们唯一的工具......我们的论文提供了一种新的科学方法来跟踪潜在的生物特征的检测，并且跟太阳系内外的天体化学研究相关。进一步的研究将迅速提高数据的准确性、扩大考虑的分子范围从而为其在未来的分子检测和鉴定中使用铺平道路。”

这项研究的论文合著者、CSIRO天文学家Chenoa Tremblay博士则表示，随着更强大望远镜在不久将来投入使用，该团队的贡献将是有益的。“这一信息出现在天文学的关键时刻。”

她表示，虽然团队的工作重点是通过对红外光敏感的望远镜探测到分子的振动运动，但他们目前正在努力将这项技术扩展到无线电波长。“这对于现有的和新的望远镜如即将在西澳大利亚建造的平方公里阵列望远镜(Square Kilometre Array)都非常重要。”