JCMT望遠鏡觀測：
金星上，生命可能存在！
中央研究院天文及天文物理研究所研究成果發表，日期：2020年9月14日
天文學家在金星高雲上發現一種名為磷化氫的罕見分子，這種分子在地球上只有透過工業方法才能製造得出來，或由在無氧環境中也能生存的微生物製造。探測到磷化氫，幾乎直指金星上有一種外星「空漂」生命存在的可能。在《自然天文學》發表了論文的國際團隊也指出，第一次發現到磷化氫似乎出現在他們所觀測的金星光譜中時，他們「驚呆了」。
首度偵測到金星上有磷化氫是一項空前成果，研究者第一次偵測時所用的觀測儀器是詹姆士-克拉克-麥克斯威爾望遠鏡（英文簡稱為JCMT），該望遠鏡位在夏威夷，運作管理由東亞天文臺負責，中研院天文所是東亞天文臺的創始機構之一。
中研院院士賀曾樸，東亞天文臺臺長表示：「東亞天文臺的JCMT望遠鏡近年取得幾項非常出色的成果，像是M87 黑洞影像和金星上的磷化氫等這些天文重要進展，持續發揮出觀測毫米及次毫米波頻段的重要潛力。其中尤其重要的是，JCMT望遠鏡，能和ALMA及「事件視界望遠鏡」等，一起攜手合作，得到加乘效能。」
圖一：在局部放大的方格中，是插畫家筆下的磷化氫分子。在金星高層雲上的磷化氫分子，已由JCMT望遠鏡和ALMA望遠鏡偵測發現。金星上的高雲可能適合微生物生存的假說，天文學界已流傳幾十年，在金星上探測到磷化氫分子，可能直指著金星上有一種「空漂型」外星生命。
圖像版權：ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL/Caltech
關於金星上的高雲可能適合微生物生存的假說，天文學界已流傳幾十年，大家可能耳聞。這種推測假設了微生物能漂浮在金星炙熱的表面上－－微生物既可接觸到水，也有陽光，不過，必須極度耐酸。最近在金星上探測到磷化氫分子，就可能直指著金星上有一種「空漂型」外星生命。
取得這項成果的研究團隊在當初第一次偵測到磷化氫時，所用的望遠鏡，即為JCMT望遠鏡，隨後他們也用了位於南美洲智利的ALMA望遠鏡，動用陣列望遠鏡中的45座望遠鏡來進一步確認。兩座望遠鏡都是在1毫米左右的波長下觀測金星。毫米級的波長在電磁頻譜中算是很長的波，人眼看不到，屬於電波頻段，特別必須要是位在高海拔地點的望遠鏡才能加以有效偵測。而基本上，「兩座望遠鏡觀測到的結果是一致的，」論文第一作者Jane S. Greaves表示：「也就是，由後方較溫暖的雲氣在發出背景光為磷化氫氣體襯映，我們用對的波長觀測時，磷化氫氣體就顯現出了黯淡的吸收譜線。」
值得一提的是，JCMT和ALMA這兩個望遠鏡都曾參加史上第一個黑洞影像觀測。而且中研院都有儀器設計及製作的貢獻。
圖二：金星和所偵測到的磷化氫分子譜線，橘色線條是ALMA望遠鏡所偵測的，白色線條是JCMT望遠鏡偵測的。
左下方的望遠鏡陣列是ALMA的素描，右下方的是JCMT望遠鏡的素描。
圖像版權： Joanna Pętkowska博士
為了查明磷化氫的來源是不是金星上自然過程形成的，研究團隊跑了一系列的計算，這部分的理論構念因素有：陽光、有礦物質從地表被向上噴吹、火山、閃電等。但計算結果發現，若單靠這些因素製造出的量，顯然少到不行，還不到望遠鏡所觀測到的量的萬分之一。另一方面，該團隊也發現到，望遠鏡所觀測到的磷化氫的量，若靠地球上的有機物來製造，只需其最大產能的10%就能達到。但金星上若是有微生物的話，和地球上的微生物仍可能存有很大差異。我們已知的是地球上的細菌會吸收磷酸鹽礦物質，添加氫，最終釋放出磷化氫氣體。
研究團隊中有一位成員Clara Sousa Silva，她的研究專長是以磷化氫來當「生物特徵」氣體，希望探討太陽系外恆星周圍行星上，有無不需氧也可生存的外星生命的個案存在，因為普通化學下製造出來的磷化氫，量太少。她說：「在金星上發現磷化氫是一個意外的收穫！這一發現帶來許多問題：包括生物如何在那樣的環境下生存。地球上，有一些微生物是可以在酸性低於5%的環境中生存，但金星上的雲層幾乎是全酸性。」
該團隊認為這一發現意義重大，因為他們的研究分析已可將在金星上能製造磷化氫的其他多種方法排除，但團隊也表示，要確認到金星上有生命存在，需要做的工作還很多。儘管金星上的高空雲層溫度達到了令人舒適的攝氏30度，但其酸性之強令人難以想像——大約濃度90%的硫酸——對微生物在那裡如何生存，這是重大問題。針對這部分，該團隊有兩位麻省理工學院的研究人員正在研究，微生物如何在為數稀少的小水滴中保護自己。
接下來的後續研究，如果能取得更多望遠鏡觀測時間，就能確定磷化氫是否是存在於雲層中相對溫和的環境，並可尋找其他與生命有關的氣體。這個結果對搜尋太陽系外生命起源等研究也頗具意義。
JCMT副台長Jessica Dempsey表示：「這項發現是用JCMT這種單像素儀器完成的，結果好得令人難以置信」，「在金星大氣中發現磷化氫，這明確顯示天文學家可以用JCMT望遠鏡進行廣泛的尖端研究。我為夏威夷全體員工的努力感到高興。」
偵測到磷化氫的JCMT相關儀器現已退休，由更新且靈敏度更高的儀器加以代替，新儀器按夏威夷語命名為Nāmakanui，意思是「大眼魚」，是在黑暗海域中獵捕食物的一種魚，JCMT副台長Jessica Dempsey表示，這項發現只是個開始，他們還會用靈敏度更高的「大眼魚」儀器對金星展開新觀測，繼續在宇宙中尋找生命。
論文：Phosphine Gas in the Cloud Decks of Venus 發表於《自然天文學》
相關論文資料：
團隊成員：Jane S. Greaves (Cardiff University, UK), Anita M. S. Richards (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, The University of Manchester, UK), William Bains (MIT, USA), Paul Rimmer (Department of Earth Sciences and Cavendish Astrophysics, University of Cambridge and MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK), Hideo Sagawa (Kyoto Sangyo University, Japan), David L. Clements (Imperial College London, UK), Sara Seager (MIT, USA), Janusz J. Petkowski (MIT, USA), Clara Sousa-Silva (MIT), Sukrit Ranjan (MIT), Emily Drabek-Maunder (Cardiff and Royal Observatory Greenwich, UK), Helen J. Fraser (The Open University, UK), Annabel Cartwright (Cardiff University, UK), Ingo Mueller-Wodarg (Imperial College, UK), Zhuchang Zhan (MIT, USA), Per Friberg (EAO/JCMT), Iain Coulson (EAO/JCMT), E’Lisa Lee (EAO/JCMT) and Jim Hoge (EAO/JCMT).
詹姆士--克拉克--麥克斯威爾望遠鏡，以紀念數學物理學家 James Clerk Maxwell而命名，英文全名為The James Clerk Maxwell Telescope，英文簡稱為JCMT，自2015年開始成為東亞天文台 (EAO) 的一員，台長為賀曾樸院士。該望遠鏡位於夏威夷的毛納基峰上，標高4092公尺，碟面口徑有15公尺，是全世界最大、專為研究次毫米波而設計的單碟望遠鏡，科學家用它來研究太陽系、環星及星際氣體塵埃、演化後期恆星及遙遠星系等。
詹姆士--克拉克--麥克斯威爾望遠鏡由東亞天文臺運營，天文臺成員包括中央研究院天文及天文物理研究所、中國科學院天文大科學研究中心（中國國家天文台、紫金山天文台、上海天文台）、韓國天文太空研究院、日本國立天文台。中國的國家重點研發計畫、STFC、英國及加拿大的數所大學也提供部分經費。
「大眼魚」儀器是由中研院天文所設計出資製造的，部分混頻器由中研院天文所提供經費，230GHz頻段的接收機則由東亞天文臺出資。同時，「大眼魚」也是格陵蘭望遠鏡的備用接收機。
阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡：
是國際大型合作計畫，由東亞，北美，歐洲三大地區夥伴、與智利共和國合作。望遠鏡陣列有 54 座口徑寬 12 米的天線以及 12 座 7 米的天線，總共 66 座天線一起協同工作。每個天線個別收集來自太空的輻射，並將訊號聚焦在天線上的接收機上。然後從所有天線取得的信號經專用的超級計算機加以處理，再最後彙總在一起。
66 座 ALMA 天線可用不同的配置法排成陣列，天線間的距離變化多樣 ，最短可以是 150 公尺，最長可以到 16 公里。如果與過去所有的望遠鏡系統作比較，ALMA 在毫米次毫米波段上能看到更暗的天體，同時能得到更高的影像解析度。
媒體聯絡
中央研究院天文及天文物理研究所副研究員 呂聖元
Email: syliu@asiaa.sinica.edu.tw
電話:0 2-2366-5440
圖三：照片中的JCMT 望遠鏡正準備開始上午觀測，後方是毛納基峰，JCMT是觀測「次毫米波段」的「電波望遠鏡」，在白天也可進行觀測。
圖像版權：Tom Kerr/UKIRT
圖四：19 位論文作者群像：
上排：Jane Greaves, Helen Fraser, Annabel Cartwright, alma e Sousa-Silva, Sara Seager
中排上：Hideo Segawa, Emily Drabek-Maunder, Janusz Petkowski, Paul Rimmer
中排下：Zhuchang Zhan, William Bains, Ingo Mueller Wodarg, Sukrit Ranjan
下排：Per Friberg, Anita Richards, Jim Hoge, E’Lisa Lee, Iain Coulson, David Clements
圖五: JCMT副台長站在已退休的RxA3m這組儀器旁邊，在金星上探測到磷化氫的發現就是由這組儀器達成的，該儀器現已退休，由「大眼魚」取代。圖像版權：Harriet Parsons