金星云层可以存在生命?

讨论太阳系中有可能存在生命的星球时,金星通常被忽略。因为液态水几乎是生命的必不可少的前提。

火星的地质特征表明,它曾经曾经海洋、河流和湖泊,甚至科学家怀疑现在的火星仍然拥有地下液态水。因此火星被认为是最有可能存在生命的星球。

除此之外,科学家还把土星的卫星土卫六、土卫二以及木星的卫星欧罗巴、木卫三作为可能存在生命的候选者。

但是现在,科学家们正在复兴一个古老的想法,有望为人类寻找地外的生命带来新的前景:金星云。

众所周知,由于温室效应,金星表面极度炽热,压力极高,而且大气中的硫酸云层对人类并不友好,人类送往金星表面的少数航天器仅能承受几分钟。

但是金星的大气层距地面约40至60公里,是太阳系中与地球最类似的地方。在那里,金星的气压约为1 帕,温度在0°C至50°C范围内。另外,金星也被认为处于我们恒星的宜居区域,这为生命的出现提供了无限的可能。

金星历史

有些模型表明,金星曾经有2到30亿年的液态水的历史时期,直到7亿年前,金星才开始转变。

42亿年,前金星形成后不久,经历一段快速冷却的时期,大气充满被二氧化碳。

如果在接下来的30亿年中,金星以类似于地球的方式进化,那么二氧化碳将被硅酸盐岩石吸收并锁定在地表。

到第二个时期即7亿年,大气层如果被氮,微量的二氧化碳和甲烷所占主导地位,并且一直保持稳定直到现在,很有可能形成生命。

但是金星的温室气体失控了,导致金星发生大量瓦斯释放的原因仍是一个谜。科学家猜测可能与火山活动有关,大量岩浆冒出,将二氧化碳从熔融岩石中释放到大气中。

岩浆在到达地表之前已经凝固,形成了一个屏障,这意味着气体无法被重新吸收。大量存在二氧化碳引发失控的温室效应,导致今天的金星地表平均温度高达462度。

生命在空中

既然生命无法存在于金星地表,那么生命有没有其他的存在方式呢?例如在金星的大气中生存呢?

早在1967年,科学家卡尔·萨根就一直争论微生物是否能够生存于金星大气。

2004年,一篇论文研究了金星大气中的硫是否可以被微生物用作将紫外线转化为其他物质,可以用于光合作用。

2018年的一项研究提出,金星大气层中出现的暗斑可能类似于地球上湖泊和海洋中经常发生的藻类繁殖。

图注:金星大气中发现的大尺度条纹结构

但是,之前大多数的研究得出的结论是,金星大气中任何可能的微生物寿命都很短:它们会从云层掉落到较低的空中,最终在高温下焚化或被更高的大气压粉碎。

周而复始的生命循环

2020年,天体生物学家萨拉·西格发表的一篇论文表明,微生物可能具有可持续的“生命周期”,使它们可以存活数百万年。

他们的论文探讨了微生物可能生活在硫酸云滴液体环境中的可能性。随着存在微生物的液滴体积增长,它们将在重力作用下,沉降到金星下方较热的微生物不可居住的云层中,微生物将在较低的云层中休眠。但是,随着液滴开始蒸发,质量降低,上升的气流再次将休眠的微生物重新带入云层,在那里它们会补充水分,并再次苏醒复活。

图注:模拟的金星生命周期。上图是金星云层结构,金星上的云层是永久和连续的,中层和下层的云层温度适宜生命存在。下图是模拟的生命周期,图中数字分别为(1)干燥的孢子(黑色斑点)持续存在于较低的雾度中。(2)孢子的上升到达到可生存的云层。(3)孢子一旦被液体包围(溶解了必要的化学物质)便发芽并具有代谢活性。(4)代谢活跃的微生物(虚线斑点)在液滴(实心圆)内生长并分裂,而且液滴通过凝结而体积增加。(5)液滴变大,重新沉降到底层大气,较高的温度和液滴蒸发抑制细胞分裂和孢子形成,孢子保持悬浮在较低的霾层“休眠仓”中。

在地球上,陆地微生物能够被吹入大气中。在高达41公里的大气中,科学发现微生物的存在。而且科学家发现,越来越多的微生物可以栖息在地球上极为恶劣的环境中,例如黄石温泉,深海热液喷口,污染区的有毒污泥以及世界上的酸性湖泊。

所以,科学家怀疑金星大气中可能存在生命,只是这个问题有待检验。

除此之外,有些人提议在金星的大气中漂浮类似贝斯平的漂浮城市,但更实用的“滑翔机”可以在金星的大气中漂浮,可以完成人类移民外星的梦想。

参考文献:

1.https://phys.org/news/2020-08-life-cloudtops-venus.html

2.https://phys.org/news/2020-09-life-venus-experts.html

3.https://phys.org/news/2021-06-life-atmosphere-sub-neptune-planet.html

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