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EP 1952021-06-281:58:12

金星磷化氫與尋找地外生命的線索

Clara Sousa-Silva

量子天文化學家 Clara Sousa-Silva 談金星磷化氫訊號的來龍去脈,以及怎麼從光譜裡讀出外星生命的線索。

Clara Sousa-Silva: Searching for Signs of Life on Venus and Other Planets | Lex Fridman Podcast #195在 YouTube 看 ↗

重點6 條

  1. 金星磷化氫,到現在都還沒定論:2020 年她參與的論文說金星雲層裡可能有磷化氫,而磷化氫幾乎只有生命才做得出來;但訊號本身在雜訊邊緣,連是不是真的磷化氫都還有爭議,她一路強調「我們現在還不知道」。
  2. 磷化氫是個矛盾的分子:金字塔形、劇毒(一戰化學武器、ISIS 也用過),而且熱力學上極難生成,理論上哪裡都不該有它,偏偏某些生物願意耗費大量能量製造它,至於為什麼,連生成的代謝路徑都還沒人搞懂。
  3. 她的本行是替分子算「指紋」:解薛丁格方程式模擬磷化氫在量子尺度下 1750 萬種能階、168 億種可能躍遷,對應到光譜上會擋掉哪些顏色的光,才有辦法遠端從望遠鏡資料判斷大氣裡有沒有這個分子。
  4. 16000 種分子只懂 4%,所以她開發 RASCAL:把有機化學裡早就知道的「官能基」特徵拿來當捷徑,算出粗略但堪用的光譜,目前已經涵蓋 816 種分子。
  5. 她賭生命常見、智慧生命罕見:她認為只要生命是必然的,銀河系裡應該到處都是,但真正演化出智慧的機率極低;至於外星人「來訪」地球,她認為星際距離太遠、划不來,而且以科學家保密的能力之差,真的來了也藏不住。
  6. 快樂比生產力重要:談到怎麼當一個研究者,她的結論是與其硬拚產出,不如找合得來的合作對象,並用跟 Daniel Kahneman 的一次腦力激盪,說明真正的好合作者要有孩子般的好奇心與放下自我的傾聽。

時間軸26 段

01 01:39
Dr. Phosphine 登場

被問是不是該叫她「磷化氫女王」,她說寧可當「磷化氫博士」;順勢帶出 2020 年那篇論文的爭議與目前「我們還不知道」的現況。

02 08:13
磷化氫的光譜指紋

每個分子都有獨特的吸收光譜,磷化氫理論上有 168 億種可能訊號,這次只確認到其中一種,而且要排除 SO2 的干擾。

03 10:36
如果金星真的有生命

她不覺得該害怕,但主張別急著去採樣汙染金星,並以火星探測「說不清是不是自己帶去的」為前車之鑑。

04 14:49
磷化氫到底是什麼

金字塔形分子,劇毒到曾被當化學武器,熱力學上極難生成,理論上不該出現卻偏偏被某些生命拿來大量耗能製造。

05 18:43
生成機制仍是謎

生物怎麼合成磷化氫的代謝路徑還沒人搞懂,這個冷門領域缺乏像香氣產業那樣的商業誘因去投入研究。

06 21:05
與磷化氫結緣

博士班原本只想建立分子光譜目錄,進 MIT 後跟生化學家聊過,才想到磷化氫對厭氧生物、系外行星生命訊號的意義。

07 24:35
光譜學是怎麼一回事

用稜鏡把光拆成彩虹作比喻:行星凌日時,大氣裡的分子會吸收特定顏色的光,那些「消失的顏色」就是分子的指紋。

08 28:34
回頭確認訊號,要不要去採樣

那個頻率上只有磷化氫和 SO2 會吸收光,排除 SO2 之後才確認訊號來自磷化氫;她也反對貿然「舀一勺」金星大氣,主張該先送軌道衛星常態監測。

09 32:18
其他候選星球與 JWST

目前多數系外行星只知道大小、密度與軌道距離,詳細大氣成分要等這一年即將發射的 JWST 才有機會確認。

10 35:26
量子模擬在算什麼

她的本行是解一個 27 維的薛丁格方程式,算出分子在 1750 萬個能階間躍遷的機率,再對應到光譜上哪個顏色會被吸收多少。

11 39:08
16000 種分子的難題

她算過,如果每個分子都比照磷化氫做一次完整模擬,要花 62000 年;於是她開發 RASCAL,借用有機化學裡「官能基」的老經驗當捷徑,快速算出「比沒有好」的粗略光譜。

12 48:44
不擅長、也不愛做實驗

她年輕時在斯洛維尼亞的工業化學實驗室待過,坦言自己在實驗室很危險,更適合待在電腦前,理論與實驗分工才是常態。

13 50:44
能階網路與想像中的星球健檢

分子的能階躍遷可以畫成網路圖,連高中生都能參與研究;她也想像未來能像抽血健檢一樣,遠端讀出一顆行星大氣、雲層、地形的完整成分。

14 54:56
哪種氣體訊號最可信

大氣中的高濃度氧氣(搭配甲烷)是地球最強的生命訊號,但單獨看仍有假陽性;她認為 CFC 這種人造氣體才是最確鑿的外星科技訊號,也順帶聊到 UFO 目擊多半只是相機變多了。

15 1:00:37
外星人來訪的機率有多低

她自認對「地心藏著長毛象與納粹」的陰謀論嗤之以鼻,但覺得外星人真的來過地球的機率比那更低——星際旅行代價太高,而且就算來了,連科學家自己都守不住秘密(她把金星磷化氫的消息告訴了自己的爸爸)。

16 1:08:41
哈佛同事的另一種解釋

理論物理學家 Cumrun Vafa 的假說:先進到能跨星際旅行的文明,早就找到物理定律之外「更好玩」的娛樂方式,懶得跑來地球看我們。

17 1:11:03
太陽系裡有沒有生命

這是她拿來校準整體判斷的關鍵:金星雲層、土衛二的羽流、土衛六任一個驗出生命跡象,她就會把「生命在銀河系有多常見」的估計大幅上修,但智慧生命,她賭不會有。

18 1:17:46
外星長頸鹿與人類的特別之處

從螞蟻、蜘蛛的群體智慧聊到人類創造美與意識或許才是特別之處;她也懷疑人類想變成跨星際物種恐怕比想像中更難,寧願人類放下「插旗宣示主權」的衝動。

19 1:24:16
碩士論文:恆星死亡與行星重生

她模擬恆星膨脹成紅巨星、吞噬行星的過程,發現進入白矮星階段後,軌道有機會重新穩定數十億年,生命有可能在同一個系統裡「重新來過」。

20 1:29:07
給想學程式的科學家的建議

她自嘲程式寫得很爛,六個月後常常看不懂自己的變數命名,但認為能把工作做完就夠了;她反而覺得教程式設計師懂科學,比教科學家寫程式容易。

21 1:36:42
科學裡最美的想法

她說自己最著迷的是「跨尺度」——從小時候想預測滿天星斗的支配感,一路縮小到量子尺度,卻用最微小的工具回答最巨大的問題,讓她覺得自己不再特別,卻不再孤單。

22 1:40:46
怎樣才算快樂又有生產力

她說很難在沒有產出時感到快樂,但看到自己的學生有產出就足夠讓她開心;她也觀察到不少資深科學家會不自覺把學生的成果當成自己的。

23 1:46:31
從 Kahneman 身上學到的合作

她從跟 Daniel Kahneman 的一次腦力激盪裡,體會到真正的好合作者要有孩子般的好奇心與放下自我的傾聽,並認為「孤狼科學家」多半是自欺欺人的迷思。

24 1:50:31
書與電影的影響

她從小最愛 Carl Sagan 的小說《Contact》,覺得自己就像書裡的主角,也是這本書讓她第一次覺得「尋找生命」是件很酷的事。

25 1:52:14
宇宙沒有意義,反而讓人安心

她認為意義是人類自己發明的東西,宇宙不欠任何人交代;一旦不用再追尋意義,反而有種自由的感覺。

26 1:53:44
意義只對生命而言是真的

話題延伸到 Sam Harris 主張自由意志是幻覺的說法;她則說生命本身確實有意義、值得追求,只是這份意義沒辦法套用到宇宙本身,也不該套在地球以外的地方。