一个由私人资助的金星探测器将在这颗星球的硫酸云中寻找生命

随着多个漫游车的登陆和一项将样本送回地球的任务,火星几十年来一直主导着对太阳系中生命的搜寻。但对于金星,也有一些新的关注。在2021年12月10日发表的一份新报告中,一个由麻省理工学院(MIT)研究人员领导的团队阐述了一套科学计划和理由,这套由私人资助的任务将在距离太阳第二颗行星的超酸性大气中寻找生命的迹象。

MIT地球、大气和行星科学系(EAPS)1941级行星科学教授、计划中的金星生命探测任务的主要调查员Sara Seager说道:“我们希望这是一个新模式的开始,在这个模式下,你可以更便宜、更频繁、更集中地进行探测。这是一种更新、更灵活、更快速的方式来进行空间科学。它是非常MIT”

第一个任务定于2023年发射,由位于加州的Rocket Lab管理和资助。该公司的Electron火箭将在其Photon航天器上发送一个50磅的探测器,以此展开为期5个月、长达3800万英里的金星之旅,所有这些都是为了在金星的云层中滑行3分钟。

一个由私人资助的金星探测器将在这颗星球的硫酸云中寻找生命

该探测器将使用一个专门为该任务设计的激光仪器,旨在探测它在短暂下降到云雾中遇到的液滴中发生复杂化学反应的迹象。在液滴中检测到的荧光或杂质可能表明那里可能有比硫酸更有趣的东西在飘荡并为金星大气层的某些部分可能是可居住的这一想法增加弹药。

Seager说道:“人们已经谈论前往金星的任务很长时间了。但我们已经想出了一套新的集中的、小型化的仪器来完成这项特殊的工作。”

Seager同时也是物理系和航空航天系的联合任职者。她表示,跟火星相比,金星是天体生物学中容易被忽视的兄弟姐妹。最后一次进入金星大气层的探测器是在20世纪80年代发射的并且受到当时可用仪器的限制。虽然NASA和ESA计划在本十年晚些时候向金星发射任务,但都不会搜索生命的迹象。

Seager说道:“金星上有这些挥之不去的谜团,除非我们直接回到那里,否则我们无法真正解决。而挥之不去的化学异常现象为生命的可能性留下了空间。”

据悉,这些异常现象包括大量的氧气、无法解释的二氧化硫、氧气和水的比例以及存在成分不明的云粒子。而更有争议的则是,Seager所在的小组于去年报告称在金星大气中发现磷化氢气体,而这种气体在地球上只由生物和工业过程产生。

不过之后,有其他天体物理学家对探测到的磷化氢提出质疑,但Seager表示,这一发现总体上为金星任务带来了积极的动力。“整个磷化氢的争论使人们对金星更感兴趣。它让人们更认真地对待金星。”

无论是否有磷化氢,计划中的任务将集中在金星的大气层,因为它是这个星球上最有可能适合居住的环境。虽然失控的温室效应使金星的表面成为一个无水的地狱,那里热得足以融化铅,但大气层中的云层却保持着适合我们所知的生命的温度。

Seager说道:“如果金星上有生命,那就是某种微生物类型的生命,并且它几乎肯定是居住在云层颗粒中。”

然而金星的云层虽然相对温和,但对可居住性构成了其他挑战。首先,它们主要由浓缩的硫酸组成,其酸性比地球上的任何栖息地都要强数十倍。云层外的大气也非常干燥,比智利的阿塔卡马沙漠还要干燥50到100倍。

为了评估这些酸性、干枯的云层的潜在可居住性,报告小组查阅了文献并进行了一些实验。“我们着手做一些新的科学,为任务提供信息,”Seager说道。

报告背后的国际团队包括来自佐治亚理工学院、普渡大学、加州理工学院和行星科学研究所的研究人员,另外并由Breakthrough Initiatives资助。除了领导该团队的Seager之外,MIT EAPS研究成员Janusz Petkowski担任副首席调查员。

根据实验结果,该报告推测,生命可能以各种方式存在于硫酸液滴中。它可能居住在耐酸脂质的囊泡中或它可以通过产生氨来中和硫酸,而氨可以将硫酸的pH值降低到地球上爱好酸的微生物所能容忍的水平。或者,从理论上讲,金星云生命可能依赖于一种能够容忍硫酸的生物化学,这跟地球上的任何东西都不同。

关于干燥问题,报告指出,虽然平均而言,大气层对于生命来说可能过于干旱,但可能存在湿度相对较高的可居住区域。

根据他们的研究,该小组还为这次任务选择了科学有效载荷–它被限制在只有1公斤。Seager表示,他们最终选择了一种被称为自发荧光侄子仪的仪器,因为它可以完成任务,而且体积小、价格便宜且可在压缩的任务时间内快速建造。

该仪器目前正由一家位于新墨西哥州的名为Cloud Measurement Solutions的公司和一家位于科罗拉多州的名为Droplet Measurement Technologies的公司建造。该仪器的部分资金来自MIT的校友。

一旦探测器进入金星大气层,该仪器将用激光从窗口照射到云颗粒上,使其中的任何复杂分子发光或发出荧光。许多有机分子如氨基酸色氨酸都具有荧光特性。

Seager表示:“如果我们看到荧光,我们就知道云雾粒子中存在有趣的东西。我们不能保证它是什么有机分子,甚至不能确定它是一个有机分子。但它会告诉你有一些令人难以置信的有趣的事情发生。”

该仪器还将测量从液滴反射回来的光的模式以确定其形状。纯粹的硫酸液滴将会是球形的。任何其他情况都会表明有更多的事情发生,而不是满足自发荧光的侄子仪。

但不管2023年的任务发现了什么,这套任务中的下一个任务已经被计划在2026年进行。该探测器将涉及一个更大的有效载荷–一个可以在金星的云层中停留更长时间并进行更广泛的实验的气球。该任务的结果可能为金星生命发现者任务概念的高潮奠定基础,即将金星的大气样本带回地球。

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