深空棕矮星上的神秘磷化氫氣體：挑戰現有理論

「我們從 JWST 獲得的每一次觀測都挑戰了理論預測——直到我們觀測到 Wolf 1130C。」 – Sam Beiler

天文學家在一個寒冷、古老的棕矮星 Wolf 1130C 的大氣中探測到磷化氫氣體，這一發現挑戰了現有關於類似天體中磷化學的模型。這項使用詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (JWST) 進行的發現，引發了關於宇宙中磷的起源和行為的新問題，可能影響到對外星生命的搜尋。

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磷化氫現身 Wolf 1130C：潛在的生物標誌物？

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使用詹姆斯韋伯太空望遠鏡（JWST），由 Adam Burgasser 教授領導的團隊在寒冷、貧金屬棕矮星 Wolf 1130C 的大氣中發現了磷化氫（PH3）。這項發現意義重大，因為磷化氫是一種劇毒且易爆的氣體，並且被認為是潛在的生物標誌物。通常，磷化氫只在木星和土星等氣體巨行星中被發現，因此在棕矮星上的發現令人驚訝。

異常現象：其他相似天體缺乏磷化氫

最令人驚訝的是，其他棕矮星和氣體巨行星系外行星中竟然沒有發現磷化氫。先前的 JWST 觀測結果與理論預測相矛盾，使得 Wolf 1130C 成為一個例外，需要進一步解釋。這暗示著我們對這些環境中磷的化學反應缺乏理解。在 JWST 啟用之前，理論預測認為由於湍流混合，磷化氫應該廣泛存在於系外行星和棕矮星的大氣中。

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Wolf 1130C：獨特的系統

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Wolf 1130C 位於一個距離地球 54 光年的三星系統中，圍繞著一個由紅矮星（Wolf 1130A）和白矮星（Wolf 1130B）組成的雙星系統運行。其低金屬豐度（幾乎沒有比氫和氦更重的元素）使其成為研究早期宇宙化學的寶貴實驗室。這個系統的組成和鄰近性為磷化氫的形成提供了獨特的背景。這個系統中，紅矮星提供穩定的光照，而白矮星的活動則可能影響棕矮星的化學成分。這種多星系統在宇宙中並不少見，但其複雜的相互作用為科學家們提供了探索星體演化的獨特機會。

大氣模型證實磷化氫的豐度

由 Eileen Gonzales 教授使用的大氣反演建模技術證實了 Wolf 1130C 大氣中存在磷化氫，其濃度約為十億分之 100。這為這項發現提供了量化指標。大氣反演使用 JWST 數據來估計存在的每種分子氣體的量。 Gonzales 教授將這個過程比喻為「逆向工程一塊非常美味的餅乾，而廚師不肯透露食譜。」這種建模方法在系外行星研究中至關重要，它讓我們能夠了解遙遠天體的化學組成和物理條件。

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假設一：貧金屬大氣

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對於磷化氫存在的一種解釋是 Wolf 1130C 的貧金屬大氣。在正常情況下，磷可能與其他分子結合，例如三氧化二磷。然而，由於 Wolf 1130C 中缺乏足夠的氧氣，磷化氫可能從氫中形成。Beiler 教授指出：「在正常條件下，磷可能與另一種分子（如三氧化二磷）結合……在 Wolf 1130C 的貧金屬大氣中，沒有足夠的氧氣來吸收磷，從而使磷化氫能夠從豐富的氫中形成。」 Wolf 1130C 的化學成分可能促進磷化氫的形成。

假設二：白矮星新星爆發事件

另一種理論認為，磷可能是由白矮星 Wolf 1130B 通過重複的新星爆發事件（白矮星表面失控的核反應）在本地產生的。過去未被觀測到的新星爆發可能留下了磷的痕跡。Burgasser 教授解釋說：「白矮星是一顆恆星融合完氫後留下的殘骸……它們非常緻密，以至於當它們在其表面積累物質時，它們會發生失控的核反應，我們將其檢測為新星。」新星爆發是強大的爆炸，可以合成更重的元素，這些元素可能隨後被轉移到鄰近的棕矮星 Wolf 1130C 的大氣中。

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對於搜尋外星生命的意義

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「如果我們希望在太陽系以外的類地行星上使用這種分子來尋找生命，那麼了解在我們不期望生命存在的棕矮星大氣中的磷化氫化學至關重要。」 – Adam Burgasser

了解 Wolf 1130C 中磷化氫的形成，可以深入了解磷在行星大氣中如何形成和表現，從而提高對生物標誌的理解和解讀，從而在類地行星上尋找生命。儘管磷化氫是一種潛在的生物標誌氣體，但它也可以通過非生物過程產生。 因此，了解其在不同環境中的形成機制對於準確評估其作為生命指標的可靠性至關重要。

參考資料：

• 本專欄基於學術期刊和天文學網站上關於「Mysterious Phosphine Gas Discovery in Deep Space Brown Dwarf Challenges Existing Theories」 的相關文章編寫而成，讀者可透過搜尋標題來找到相關資源。

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University of California – San Diego. (2025, November 9). Astronomers shocked by
mysterious gas found in deep space. ScienceDaily. Retrieved November 9, 2025
from www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251109013240.htm\n—\n Story Source:
Materials provided by University of California – San Diego. Note: Content may be edited for style and length.