北京時(shí)間 12 月 1 日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，磷化氫是一種神秘物質(zhì)，有人稱它的氣味像大蒜，但多數(shù)人描述它是一種較惡心的物質(zhì)，其氣味帶有腐爛魚的味道。此外，它具有爆炸性，在室溫下能在空氣中自燃，如果人們不慎吸入肺部，依據(jù)吸入劑量不同，要么引起刺激反應(yīng)和呼吸困難，要么會(huì)抑制人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)，甚至導(dǎo)致死亡。
如果你不從事半導(dǎo)體制造業(yè)，沒有接觸過含有磷化氫的滅鼠藥，不了解化學(xué)武器的科學(xué)原理，那就很難掌握磷化氫的真實(shí)屬性。今年，科學(xué)家宣布一項(xiàng)重大天文發(fā)現(xiàn)，聲稱在金星大氣層中發(fā)現(xiàn)磷化氫跡象，并推測它可能是由神秘生命體制造的。
磷化氫從化學(xué)武器變成潛在生命跡象的奇異變遷，主要?dú)w功于美國麻省理工學(xué)院量子天體化學(xué)家克拉拉 · 蘇薩 · 席爾瓦（Clara Sousa-Silva）的努力，她花了 10 年時(shí)間深入研究磷化氫分子，她說：“磷化氫是一種可怕的分子，它在各個(gè)方面都表現(xiàn)得很‘骯臟’?！?/p>
今年 9 月份，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)金星大氣層中存在磷化氫分子，他們排除了這些磷化氫來源于的地球的多種可能性，源于金星生命是剩下的幾種可能性之一，但潛在的問題是，我們對地球生命如何產(chǎn)生磷化氫知之甚少。
“陰影生態(tài)系統(tǒng)”能制造磷化氫
磷化氫是一種簡單的分子，是由一個(gè)磷和三個(gè)氫組成，但卻很難制造出來。磷和氫本來不是和諧相處的原子，它們不是一種自然的 “伙伴關(guān)系”。在擁有大氣層的類地巖石行星上，磷化氫無法自然形成，還需要借助其他因素，投入一定能量來分離氧氣和磷，這樣才能形成穩(wěn)定的磷 - 氫配對結(jié)構(gòu)。在某些情況下，這種額外能量來自于外部自然資源，例如：雷擊。
地球上的磷化氫存在于沼澤、土壤和淤泥之中，這些地方經(jīng)常出現(xiàn)厭氧腐爛，細(xì)菌在缺氧的情況下會(huì)分解生物尸體，這些環(huán)境被稱為 “陰影生態(tài)系統(tǒng)”，遠(yuǎn)離于我們熟知的喜氧生命系統(tǒng)。目前，科學(xué)家在南極土壤中也發(fā)現(xiàn)了磷，人們認(rèn)為南極企鵝糞便中的含磷化合物會(huì)逐漸減少，使用酶或者電子帶走氧氣，再通過細(xì)菌產(chǎn)生磷化氫。
人們對這些生態(tài)系統(tǒng)中為何會(huì)產(chǎn)生磷化氫了解并不多，它不太可能是生物的排泄物質(zhì)，因?yàn)樗闹圃煨枰芰?。這可能是生物的一種防御機(jī)制，充分利用毒氣保護(hù)自己，另一種可能是它是一種信號(hào)物質(zhì)，類似于某些樹木產(chǎn)生一種叫做異戊二烯的分子，作為生物之間彼此交流的方式。席爾瓦說：“這樣做的生命愿意犧牲能量，因?yàn)榕c釋放水相比，它能產(chǎn)生一個(gè)明確的信號(hào)?！?/p>
生成磷化氫的第三種可能性頗富爭議——地球上的細(xì)菌可能制造磷化氫，這是以物易物交換經(jīng)濟(jì)的一部分。細(xì)菌可以用磷交換其他營養(yǎng)物質(zhì)，在它們的生態(tài)系統(tǒng)中存在不同物種，而細(xì)菌產(chǎn)生的磷化氫可能對于它們的全球循環(huán)中發(fā)揮某些重要作用，目前這一點(diǎn)亟待深入研究。
企鵝糞便
事實(shí)上，科學(xué)家并不清楚為什么地球生物制造磷化氫，以及它們制造磷化氫的真實(shí)目的。席爾瓦說：“我很想知道，但我們并不知道?！?/p>
我們不知道該謎團(tuán)的原因很簡單，當(dāng)談及地球生命類型時(shí)，人類傾向于選擇喜氧生物進(jìn)行研究，而不是選擇厭氧生物。席爾瓦說：“因?yàn)槿祟惡粑諝庵械难鯕猓虼宋覀円矁A向于選擇喜氧生物展開研究探索，這并不令人驚訝，但從一定意義上講，此類研究具有一定的片面性?！?/p>
據(jù)悉，上世紀(jì) 80 年代，科學(xué)家首次在沼澤中發(fā)現(xiàn)磷化氫，但直到 2006 年，關(guān)于企鵝糞便如何增大南極土壤磷化氫含量的研究報(bào)告才首次發(fā)布?？茖W(xué)家之所以才開始研究企鵝的糞便，是因?yàn)槿驓鉁厣咭馕吨簌Z糞便更有可能融化，將其中的細(xì)菌釋放至南極土壤中。昆山杜克大學(xué)（中美合作）研究企鵝對磷酸鹽影響的專家曹煥盛指出，在全球氣候變化的影響下，企鵝數(shù)量及其微生物群可能導(dǎo)致南極地區(qū)生物地球化學(xué)出現(xiàn)顯著變化。
磷化氫有毒，可作為殺人毒劑
此外，地球上其余的磷化氫是在實(shí)驗(yàn)室里產(chǎn)生的，研究人員通常將磷酸加熱至 200 攝氏度，與細(xì)菌不同，人類制造磷化氫的原因非常清晰，磷化氫可應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域，它被用作摻雜劑來改變材料的導(dǎo)電性能。同時(shí)，磷化氫有毒，可殺死人，在第一次世界大戰(zhàn)中，磷化氫被用作化學(xué)武器，現(xiàn)今它被歸類于恐怖主義毒劑。
席爾瓦說：“磷化氫能夠以多種方式殺死人類等動(dòng)物，但它僅針對于喜氧生命，因?yàn)榱谆瘹淠芘c氧氣相互作用，這就是為什么陰影生態(tài)系統(tǒng)中的生命會(huì)生成磷化氫，因?yàn)樗鼈儾⒉灰蕾囇鯕舛??！?/p>
十年前，人們對太空環(huán)境中磷化氫的唯一了解是它存在于木星和土星，發(fā)現(xiàn)磷化氫存在于高層大氣，由于它僅能在這些行星較低大氣區(qū)域產(chǎn)生，所以它的存在可能是猛烈風(fēng)暴將含有磷化氫的氣體吹至高層大氣。
之所以能在木星和土星這樣的巨行星發(fā)現(xiàn)磷化氫，是因?yàn)樗鼈兊臄?shù)量較多，而且該行星距離地球較近。天文學(xué)家對磷化氫的光譜特征（即它們通過吸收特定波長的光線影響）僅是一個(gè)模糊概念，但是要在其他行星發(fā)現(xiàn)磷化氫，光譜信息是非常必要的，光譜技術(shù)是天文學(xué)家研究行星從恒星前面掠過時(shí)發(fā)出光的一種技術(shù)，甚至在我們的星球也能找到磷化氫跡象。
席爾瓦說：“如果某個(gè)恐怖組織制造了磷化氫，并樂于將其作為毒劑，我們將無法遠(yuǎn)程探測到該物質(zhì)。目前我們應(yīng)該高度重視該問題的嚴(yán)峻性，人類掌握著先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，我們有能力檢測到大多數(shù)分子，至少是那些能夠殺死人類的毒劑分子！”
磷化氫是 “生物犧牲”的一種暗示
據(jù)悉，在席爾瓦攻讀博士期間，她花費(fèi) 4 年時(shí)間對磷化氫分子指紋進(jìn)行分類，這一工作為可能發(fā)現(xiàn)金星磷化氫氣體奠定基礎(chǔ)，每一種氣體都能吸收特定波長的光，對應(yīng)于分子內(nèi)電子能量狀態(tài)的差異性，它們被稱為 “吸收線”。因?yàn)楫?dāng)一道彩虹光穿過分子時(shí)，只有特定波長能被吸收，當(dāng)它們出現(xiàn)時(shí)，會(huì)在光譜中留下一條黑線，對于磷化氫，席爾瓦計(jì)算出 168 億個(gè)可能存在的 “吸收線”。
當(dāng)席爾瓦研究磷化氫分子指紋時(shí)，開始思考磷化氫是否是一種潛在生命的跡象。她說：“我開始注意所有這些線索，意識(shí)到磷化氫可能是驗(yàn)證生命存在的一個(gè)非常好的指示信息，我開始將磷化氫作為生物犧牲的一種暗示，而犧牲是只有生命才能做的事情，這是浪漫又富有悲劇色彩的。”
在對磷化氫潛在吸收光譜進(jìn)行分類之后，接下來就是觀察它是否具有生命跡象或者生物特征。該研究是從 2006 年著手展開的，但直到今年 1 月份才發(fā)表相關(guān)的研究報(bào)告。剛開始的時(shí)候，席爾瓦的研究工作被視為一種 “愚蠢行為”，研究經(jīng)費(fèi)申請?jiān)痪芙^。她說：“當(dāng)時(shí)沒人關(guān)注磷化氫的研究項(xiàng)目，他們并不了解磷化氫，僅有少數(shù)人真正認(rèn)識(shí)到磷化氫的重要性?！?/p>
沒有人在意磷化氫的存在，直到幾個(gè)月前，科學(xué)家在金星大氣中發(fā)現(xiàn)磷化氫，在席爾瓦分類的 168 億條吸收線中，僅有 1 條是在金星上發(fā)現(xiàn)的，這也是為什么許多人對金星磷化氫探測持懷疑態(tài)度的部分原因。她說：“你可以看出，從 168 億條吸收線中再發(fā)現(xiàn)一條是多么重要?！?/p>
至于金星，它距離地球較近，我們不需要僅依靠光線勘測分析這顆星球，美國北卡羅萊納州立大學(xué)行星科學(xué)副教授保羅 · 伯恩（Paul Byrne）說：“最可靠的唯一方法是到達(dá)金星并在那里進(jìn)行測量?！蹦壳?，伯恩和其他天文學(xué)家仍對磷化氫作為生物標(biāo)志的作用持懷疑態(tài)度，即使它被證實(shí)存在于金星大氣層。來自其他科學(xué)家的批評觀點(diǎn)促使原始論文作者重新分析他們的研究數(shù)據(jù)，隨后發(fā)現(xiàn)金星磷化氫的平均指數(shù)比他們之前估計(jì)的低 7 倍。
如果磷化氫是金星潛在生命的一種指示信號(hào)，那么這些神秘生命與我們所了解的地球生命非常不同。更多地了解地球上形成磷化氫的細(xì)菌特性，將有助于構(gòu)建一幅潛在外星生命的圖景，但目前科學(xué)家對此類研究的興趣和關(guān)注度并不高。
今年 9 月份，席爾瓦發(fā)表了一篇研究論文，宣稱在金星大氣中發(fā)現(xiàn)磷化氫，全球科學(xué)界開始注意到她用十年時(shí)間研究的這種分子。當(dāng)她開始分析磷化氫的時(shí)候，這似乎是一個(gè)不明智的研究方向，她說：“這可能仍然是一個(gè)非常不明智的研究目標(biāo)，但考慮到它可能存在于金星，將潛在著多種可能性，如果金星的確制造磷化氫，它作為生命跡象的可能性非常小，我覺得這個(gè)賭注勝算較大?！?/p>