金星在許多方面被認為是地球的孿生兄弟。然而，最近用平流層紅外天文台（SOFIA）進行的觀測現在已經使一個區別更加清晰。與地球不同，金星沒有任何明顯的磷化氫。磷化氫是一種發現於地球大氣層的氣體。2020年，在金星雲層上方發現磷化氫的消息成為頭條新聞，因為它具有作為生物標誌物的強大潛力。

換句話說，磷化氫的存在可能是生命的一個指標。儘管它在木星和土星等氣體行星的大氣中很常見，但地球上的磷化氫與生物學有關。在我們的星球上，它是由沼澤、濕地和沼澤中的有機物腐爛形成的。

“磷化氫是一種相對簡單的化合物–它只是一個帶有三個氫的磷原子–所以你會認為這將是相當容易生產的。但是在金星上，它是如何被製造出來的並不明顯。”位於馬里蘭州格林貝爾特的美國航空航天局戈達德太空飛行中心的天體化學和行星科學研究員馬丁-科迪納說。

在一個多岩石的星球上可能還有其他潛在的方式來形成磷化氫，比如通過閃電或火山活動，但如果金星上根本沒有任何磷化氫，這些都不適用。而根據SOFIA的觀測結論，它並不存在。

在2020年的研究之後，一些不同的望遠鏡進行了後續觀測，以確認或反駁這一發現。科迪納和他的團隊緊隨其後，使用SOFIA進行搜索。

來自SOFIA的光譜數據覆蓋在這張來自美國宇航局水手10號飛船的金星圖像上，這就是研究人員在研究中觀察到的，顯示了來自金星不同波長的光強度。如果金星的大氣層中存在大量的磷化氫，那麼在標有”PH3 “的四個位置就會出現圖表中的凹陷，與兩端看到的相似但不那麼明顯。

一架阿姆斯特朗F/A-18為NASA的SOFIA 747進行護航和拍照。SOFIA在2014年實現了全面的運行能力，並在2022年9月29日結束了其最後一次科學飛行。資料來源：美國國家航空航天局/吉姆-羅斯

最近退役的SOFIA是一架飛機上的天文台，在2021年11月的三次飛行中，它在金星的天空中尋找磷化氫的暗示。由於它從地球的天空進行操作，SOFIA可以進行地面觀測站無法獲得的觀測結果。它的高光譜分辨率也使它能夠在金星大氣層的高空對磷化氫敏感，也就是離金星地面約45至70英里（約75至110公里）的區域。

研究人員沒有發現磷化氫的跡象。根據他們的結果，如果金星大氣中存在任何磷化氫，那也是每10億份其他東西中最多有隻有大約0.8份磷化氫，這比最初的估計小得多。

將SOFIA的望遠鏡對準金星本身就是一個挑戰。可以觀察金星的時間很短，大約在日落後半小時，而且飛機需要在正確的時間出現在正確的地點。金星也會經歷與月球相似的階段，這使得望遠鏡很難對準這個星球。再加上它在天空中接近太陽–望遠鏡必須避開它。

“你不希望太陽光意外地照射到你敏感的望遠鏡儀器上，”科迪納說。”當你進行這類敏感的觀測時，太陽是你在天空中最不想看到的東西。”

儘管該小組在緊張的觀測後沒有發現磷化氫，但該研究是成功的。連同來自其他在金星大氣層內探測深度不同的觀測站的補充數據，SOFIA的結果有助於建立反對在金星大氣層的任何地方，從赤道到極地的磷化氫的證據。

SOFIA是美國宇航局和德國航天局的一個聯合項目。德國航天局提供瞭望遠鏡、預定的飛機維護以及對任務的其他支持。美國宇航局位於加州矽谷的艾姆斯研究中心與總部位於馬里蘭州哥倫比亞的大學空間研究協會和位於斯圖加特大學的德國SOFIA研究所合作，管理SOFIA計劃、科學和任務運作。該飛機由美國宇航局位於加州帕姆代爾的阿姆斯特朗飛行研究中心703大樓維護和運行。SOFIA在2014年實現了全面的運行能力，並在2022年9月29日結束了其最後一次科學飛行。