天文学家近日报告称，在距离地球54光年的一颗古老褐矮星大气中，首次清晰探测到磷化氢（phosphine）的存在。这一发现不仅首次证实了理论预测，也同时为利用该分子探索地外生命带来了新的思考与挑战。
这项刊登在《科学》（Science）杂志上的研究成果，为科学家们长达十年的困惑画上了句号。此前，科学家们一直预测在气态巨行星和褐矮星的大气中应富含磷化氢，但屡次探测均未果，使其成为一个未解之谜。
突破性发现验证大气模型
由加州大学圣地亚哥分校天体物理学家亚当·伯格瑟（Adam Burgasser）领导的团队，利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope），在沃夫1130C（Wolf 1130C）的大气中检测到约十亿分之100的磷化氢。沃夫1130C是一个拥有超过100亿年历史的天体，其性质介于行星与恒星之间。
伯格瑟表示，当团队首次获取数据时，磷化氢特征的明显程度“令人惊讶”。与以往需要复杂分析才能找到微量分子的探测不同，沃夫1130C中的磷化氢信号“即使在最低分辨率的数据中也清晰可见”。
此次探测到的磷化氢丰度与基于木星和土星的大气化学模型完美吻合。在富含氢的环境中，磷化氢通过高压化学反应自然形成。这一发现有力地验证了此前因其他褐矮星和系外行星多年来“零结果”而受到质疑的理论框架。
生物印记地位引发质疑
此项发现对天体生物学具有深远意义。此前，磷化氢一直被视为潜在的生物印记，因为它在地球上主要由厌氧微生物产生。2020年金星大气中磷化氢的争议性发现曾引发关于该分子作为生命证据可靠性的激烈辩论，尽管后续研究大部分驳斥了那一发现。
伯格瑟解释说，如果不能透彻理解磷的自然化学过程，就无法真正将磷化氢视为可靠的生命印记。沃夫1130C的探测结果表明，在适当的条件下，非生物过程也能产生大量的磷化氢。
麻省理工学院天体物理学家萨拉·西格尔（Sara Seager），作为磷化氢生物印记基础研究的共同作者，称这一发现“非常令人振奋——终于来了！”她强调，这提供了对大气模型期待已久的证实。
独特条件或是探测关键
研究人员认为，沃夫1130C的独特特征促成了此次磷化氢的成功探测。这颗褐矮星的“金属丰度”极低，意味着与太阳相比，其所含比氢和氦重的元素更少。这种贫金属环境可能阻止了磷与其他元素（如氧）结合，从而使其能够与丰富的氢结合形成磷化氢。
此外，沃夫1130C围绕一个双星系统运行，其中包含一颗大质量的白矮星。这颗白矮星可能通过恒星核合成产生了磷，从而潜在地富集了局部环境的磷元素。
该团队计划在其他低金属丰度的褐矮星中寻找磷化氢，以验证低金属丰度是否确实是促成磷化氢形成的关键因素。
