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太空可以是猫尿、臭鸡蛋味的!这些臭气熏天的味道哪来的?

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图片来源:Unsplash

撰文|Katherine Latham

译者|郑添惺

审校|clefable

科学家正在分析太空的气味——从地球附近到数百光年外的行星——以了解宇宙的构成。玛丽娜·巴瑟尼拉(Marina Barcenilla)说,“木星有点像一个臭气弹。”

她解释道,木星是太阳系中最大的行星,那里有很多层云,每层都有不同的化学成分。这个气态巨行星可能会用“有毒的杏仁糖云”的甜美香气诱惑你。然而随着你深入其中,气味“只会越来越难闻”。她说,“在你被木星内部的压力压垮之前,可能会希望自己已经死了。”

“我们认为,木星顶层的云层由氨冰构成,”巴瑟尼拉说,她把这种臭味比作猫尿。“然后,随着你不断深入,会闻到氨和硫构成的混合味道——简直就是地狱级的气味组合。”众所周知,臭鸡蛋的味道就来自硫化物。

如果你还能继续深入探索,她接着说,就会看到木星特有的条纹和漩涡。“木星上有着厚厚的彩色带。我们认为其中一些颜色可能是由氨和磷的羽状物组成的。”那里还可能存在一些叫做托林(tholins)的有机分子,这种复杂的有机分子与汽油有关。因此,她表示木星也可能带有石油的“油性”,且混合着大蒜的味道。

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木星的艺术图 图片来源:Unsplash

巴瑟尼拉不仅是一位太空科学家和香水设计师,也是英国威斯敏斯特大学(University of Westminster)的天体生物学博士生。早年在研究宇宙时,她经常会思考“宇宙会是什么味道?”后来她意识到,“我的实验室里就有这些分子,我可以动手制造出宇宙的味道。”

她说,从臭鸡蛋的恶臭到杏仁的甜味,太空竟然是个臭气熏天的地方。如果我们能用鼻子去闻,会发现彗星、行星、卫星和气体云都会散发出它们独特的气味。但这些气味能揭示宇宙的哪些奥秘呢?在我们开始探索宇宙的嗅觉乐趣之前,也许有必要花点时间先思考一下气味到底是什么。

嗅觉可以说是最古老的感官,虽然它常常被低估。以大约35亿年前的微小单细胞生物——细菌为例,它们在太古代海洋中漂浮,当感知到某种化学物质时,比如某种美味的营养物,或是某种需要躲避的危险,细菌的鞭毛(它的尾状附属物)就会像螺旋桨一样运动,让其可以改变移动方向。对我们最早期的祖先来说,这种“最基本的嗅觉”决定了生死。

而我们自身的嗅觉,只是这种感知环境中化学物质能力的更复杂版本。我们鼻子里布满了密集的神经簇,由数百万个带有化学感受器的特化神经元组成。当这些感受器捕捉到某种化学物质时,就会向大脑发出信号,然后大脑会将信号解读为某种特定的气味。

嗅觉让我们能感知周围环境中的化学物质。对人类而言,嗅觉不仅能帮助我们识别食物,预警环境危险,还能触发记忆,在社会交往中发挥重要作用。经过数百万年的演化,我们的情绪健康也与对气味的感知能力息息相关。

空间站的气味

在漫长且与世隔绝的轨道生活期间,气味也成为了宇航员与地球之间重要的联系纽带。但说到气味,空间站可能是一个十分奇怪的地方。“阿列克谢·列昂诺夫(Alexei Leonov,首位完成太空行走的人)负责管理所有的外国宇航员。”英国首位宇航员海伦·沙曼(Helen Sharman)说。那是1991年,沙曼正准备在苏联的和平号空间站上待八天。发射前,列昂诺夫“递给我一小枝艾草,让我带上太空”。在和平号空间站期间,沙曼偶尔会捏碎艾草叶,让它释放出一股鼠尾草的香味。她说,“闻点什么总是好的。”

沙曼解释说,在和平号空间站上,几乎没有什么味道。在微重力环境下,热空气不会上升,所以“食物的热气不会从盘子中飘出来”。唯一能闻到气味的方法是“把鼻子贴到食物的包装盒里”。不过,空间站中也有一种独特的气味。很多宇航员在太空行走之后提到过这个味道。“它让我想起小时候路过汽修厂的情景,”沙曼说,“我能闻到焊接的味道——空气中弥漫着那种金属的味道。”

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在执行任务期间,沙曼在测试一些潜在的、用于航天器建造的材料。“我有很多薄膜,主要是陶瓷材质的。我需要把它们放在一个框架中,然后让它们暴露在空间站周围的环境中。”当她把样本从气闸舱带回来时,一股太空的金属味扑面而来。“那是我最喜欢的实验——因为它有味道。”其他宇航员也描述过类似的味道,像烤焦的肉、火药或者烧焦电线的气味。

但这种气味的成因仍然是个谜。沙曼说,一种可能的解释是由氧化反应导致的。“空间站周围的环境几乎是真空的,但并非完全真空。”她说,“其中残余着原子氧。”

原子氧(也就是单个氧原子)会附着在宇航员的宇航服或工具上。当他们返回空间站后,单个氧原子会与舱内的氧气结合,生成臭氧(O₃)。“反应一旦发生,你就能闻到臭氧的味道。”沙曼说。而地球上的人类其实也能闻到臭氧的气味。如果你闻过雷雨过后静电带来的金属味?那就是臭氧。

还有一种可能是,沙曼吸入了一颗濒死恒星释放出的原子。当恒星死亡时,会释放出巨大的能量。在这个过程中,恒星会产生多环芳香烃(PAHs)——沙曼称之为“铁丝网状分子”——这些分子会漂浮在宇宙中,帮助形成新的彗星、行星和恒星。

在地球上,多环芳香烃存在于煤炭、原油和汽油等化石燃料中,当有机物不完全燃烧时就会产生这类物质。“如果你烹饪食物,”巴瑟尼拉说,“就会制造出这种分子。当恒星死亡时,它们的燃烧也会产生这些分子,然后它们会永远漂浮在宇宙中。”许多这类化合物都有类似溶剂或樟脑丸的气味,另一些则让人联想到燃烧的塑料或柏油的气味。

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IC5070鹈鹕星云 图片来源:Unslpash

“宇宙是浩瀚的。”巴瑟尼拉说。那是一个充满了各种气味的世界。对泰坦(Titan,土星最大的卫星)大气成分的化学分析显示,它散发着甜杏仁、汽油和腐鱼的气味。而距离地球约64光年的炽热气体巨星HD 189733 b则弥漫着臭鸡蛋的恶臭味,这可能会让你打消前往那里的念头。

研究人员认为,在银河系旋臂中旋转的星际尘埃云混合着“疯狂冰淇淋和恶心的氨气”的气味。与此同时,在银河系中心附近的巨大气体和尘埃分子云——人马座B2(Sagittarius B2)中,你可能会闻到“一些形成生命必需的前生物分子。”巴瑟尼拉说,“那里有乙醇、甲醇、丙酮、硫化氢和乙二醇等物质。”

人们普遍认为银河系中心的甲酸乙酯(Ethyl formate)让其闻起来像覆盆子,不过巴瑟尼拉认为这种说法并不完全准确。“它只是众多分子中的一种,如果你单独闻它,闻起来并不像覆盆子。”她解释说,甲酸乙酯存在于多种水果中。“它在一定程度上决定了覆盆子的风味,而不是气味,它也与其他水果的味道有关。它还和指甲油或洗甲水有关,还带有类似朗姆酒的酒精味。”

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寻找地外生命

巴瑟尼拉说,嗅探宇宙中的化学物质,不仅能为我们提供关于宇宙构成的重要细节,也能为寻找地外生命提供线索。“如果你能在行星K2-18b上乘船——如果那里真有海洋,并且你能脱掉宇航服,那你可能会闻到腐烂卷心菜的味道。”卡迪夫大学(Cardiff University)的天体物理学家苏巴吉特·萨卡尔(Subhajit Sarkar)说。

2023年,萨卡尔所在的团队在韦布空间望远镜(JWST)的帮助下,在离地球大约120光年外的系外行星K2-18b上发现了疑似生命存在的气味。萨卡尔说,望远镜探测到了 “极其微弱的二甲基硫(DMS)迹象”。DMS有时被认为是“海洋气味”的主要成分之一。

“K2-18b如此引人注目有很多原因。”萨卡尔说。“它是‘亚海王星’(sub-Neptunes)系外行星群中的一员。”亚海王星是银河系中最常见的行星类型,它们比地球大,但比海王星小。不过尽管它们普遍存在,但我们对它们仍然知之甚少。

“关于亚海王星仍有很多未解之谜。”萨卡尔说,“为什么它们不存在于太阳系?它们由什么组成?”萨卡尔认为,研究它们的大气层是了解这类亚海王星的方法之一。“众所周知,K2-18b 是一个很合适的研究目标。”

理论上,K2-18b是一个“氢海(hycean)”世界,一个潜在宜居的、被海洋覆盖的系外行星。2025年,萨卡尔和他的同事重新分析了K2-18b的大气层,检测到了更强烈的大气化学物质。而据目前的了解,这些化学物质只能由生命产生,尤其是浮游植物和其他海洋生物。

根据研究人员的说法,K2-18b的大气中可能含有二甲基硫(DMS)或二甲基二硫(DMDS)。“目前,我们尚不清楚是否存在一些非生物过程能够大量生成这些化学物质。当然,在地球上,DMS 和 DMDS 显然是由生物产生的。从这个角度来看,它们是非常典型的生物标志物。”萨卡尔说。

萨尔卡表示,考虑到K2-18b中这种物质的浓度是地球大气的10000倍,这个发现也表明K2-18b可能拥有一个“充满生命”的海洋。不过,他警告说这些化学物质也有可能来自非生物过程,还需要进一步研究。不过他补充说,如果K2-18b确实是一个宜居的海洋世界,“那就确实会出现这种情况,即可能存在能产生这种分子的海洋生物,因为在地球上这种分子与海洋生物有关。”

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所以,或许无需踏上太空之旅也能体验到它真实的气味。太空中的许多气味其实是我们所熟悉的,在地球上就能闻到。而且已经有人尝试过重现太空的气味了,其中包括巴瑟尼拉。

但或许,最珍贵的嗅觉宝藏并不在遥远的宇宙,而就在地球上。沙曼说,没有什么能比得上我们地球的气味。她回忆起1991年返回地球的情景,至今仍记忆犹新。“我们回到地球的那一天是五月底,是在中亚,地面还没有完全干透。”

飞船着陆时弹跳了“好几下”,压碎了地面上的植物。“我们降落在了哈萨克斯坦的艾草灌丛。”沙曼回忆道,“打开舱门时,新鲜空气扑面而来,简直太棒了。那个气味闻起来很香,让人陶醉。”

参考链接:

https://www.bbc.com/future/article/20250522-what-does-outer-space-smell-like

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