太空可以是貓尿、臭雞蛋味的！這些臭氣熏天的味道哪來的？

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撰文｜Katherine Latham

譯者｜鄭添惺

審校｜clefable

科學家正在分析太空的氣味——從地球附近到數百光年外的行星——以瞭解宇宙的構成。瑪麗娜·巴瑟尼拉（Marina Barcenilla）說，“木星有點像一個臭氣彈。”

她解釋道，木星是太陽系中最大的行星，那裡有很多層雲，每層都有不同的化學成分。這個氣態巨行星可能會用“有毒的杏仁糖雲”的甜美香氣誘惑你。然而隨著你深入其中，氣味“只會越來越難聞”。她說，“在你被木星內部的壓力壓垮之前，可能會希望自己已經死了。”

“我們認為，木星頂層的雲層由氨冰構成，”巴瑟尼拉說，她把這種臭味比作貓尿。“然後，隨著你不斷深入，會聞到氨和硫構成的混合味道——簡直就是地獄級的氣味組合。”眾所周知，臭雞蛋的味道就來自硫化物。

如果你還能繼續深入探索，她接著說，就會看到木星特有的條紋和漩渦。“木星上有著厚厚的彩色帶。我們認為其中一些顏色可能是由氨和磷的羽狀物組成的。”那裡還可能存在一些叫做託林（tholins）的有機分子，這種複雜的有機分子與汽油有關。因此，她表示木星也可能帶有石油的“油性”，且混合著大蒜的味道。

木星的藝術圖圖片來源：Unsplash

巴瑟尼拉不僅是一位太空科學家和香水設計師，也是英國威斯敏斯特大學（University of Westminster）的天體生物學博士生。早年在研究宇宙時，她經常會思考“宇宙會是什麼味道？”後來她意識到，“我的實驗室裡就有這些分子，我可以動手製造出宇宙的味道。”

她說，從臭雞蛋的惡臭到杏仁的甜味，太空竟然是個臭氣熏天的地方。如果我們能用鼻子去聞，會發現彗星、行星、衛星和氣體雲都會散發出它們獨特的氣味。但這些氣味能揭示宇宙的哪些奧秘呢？在我們開始探索宇宙的嗅覺樂趣之前，也許有必要花點時間先思考一下氣味到底是什麼。

嗅覺可以說是最古老的感官，雖然它常常被低估。以大約35億年前的微小單細胞生物——細菌為例，它們在太古代海洋中漂浮，當感知到某種化學物質時，比如某種美味的營養物，或是某種需要躲避的危險，細菌的鞭毛（它的尾狀附屬物）就會像螺旋槳一樣運動，讓其可以改變移動方向。對我們最早期的祖先來說，這種“最基本的嗅覺”決定了生死。

而我們自身的嗅覺，只是這種感知環境中化學物質能力的更復雜版本。我們鼻子里布滿了密集的神經簇，由數百萬個帶有化學感受器的特化神經元組成。當這些感受器捕捉到某種化學物質時，就會向大腦發出訊號，然後大腦會將訊號解讀為某種特定的氣味。

嗅覺讓我們能感知周圍環境中的化學物質。對人類而言，嗅覺不僅能幫助我們識別食物，預警環境危險，還能觸發記憶，在社會交往中發揮重要作用。經過數百萬年的演化，我們的情緒健康也與對氣味的感知能力息息相關。

空間站的氣味

在漫長且與世隔絕的軌道生活期間，氣味也成為了宇航員與地球之間重要的聯絡紐帶。但說到氣味，空間站可能是一個十分奇怪的地方。“阿列克謝·列昂諾夫（Alexei Leonov，首位完成太空行走的人）負責管理所有的外國宇航員。”英國首位宇航員海倫·沙曼（Helen Sharman）說。那是1991年，沙曼正準備在蘇聯的和平號空間站上待八天。發射前，列昂諾夫“遞給我一小枝艾草，讓我帶上太空”。在和平號空間站期間，沙曼偶爾會捏碎艾草葉，讓它釋放出一股鼠尾草的香味。她說，“聞點什麼總是好的。”

沙曼解釋說，在和平號空間站上，幾乎沒有什麼味道。在微重力環境下，熱空氣不會上升，所以“食物的熱氣不會從盤子中飄出來”。唯一能聞到氣味的方法是“把鼻子貼到食物的包裝盒裡”。不過，空間站中也有一種獨特的氣味。很多宇航員在太空行走之後提到過這個味道。“它讓我想起小時候路過汽修廠的情景，”沙曼說，“我能聞到焊接的味道——空氣中瀰漫著那種金屬的味道。”

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在執行任務期間，沙曼在測試一些潛在的、用於航天器建造的材料。“我有很多薄膜，主要是陶瓷材質的。我需要把它們放在一個框架中，然後讓它們暴露在空間站周圍的環境中。”當她把樣本從氣閘艙帶回來時，一股太空的金屬味撲面而來。“那是我最喜歡的實驗——因為它有味道。”其他宇航員也描述過類似的味道，像烤焦的肉、火藥或者燒焦電線的氣味。

但這種氣味的成因仍然是個謎。沙曼說，一種可能的解釋是由氧化反應導致的。“空間站周圍的環境幾乎是真空的，但並非完全真空。”她說，“其中殘餘著原子氧。”

原子氧（也就是單個氧原子）會附著在宇航員的宇航服或工具上。當他們返回空間站後，單個氧原子會與艙內的氧氣結合，生成臭氧（O₃）。“反應一旦發生，你就能聞到臭氧的味道。”沙曼說。而地球上的人類其實也能聞到臭氧的氣味。如果你聞過雷雨過後靜電帶來的金屬味？那就是臭氧。

還有一種可能是，沙曼吸入了一顆瀕死恆星釋放出的原子。當恆星死亡時，會釋放出巨大的能量。在這個過程中，恆星會產生多環芳香烴（PAHs）——沙曼稱之為“鐵絲網狀分子”——這些分子會漂浮在宇宙中，幫助形成新的彗星、行星和恆星。

在地球上，多環芳香烴存在於煤炭、原油和汽油等化石燃料中，當有機物不完全燃燒時就會產生這類物質。“如果你烹飪食物，”巴瑟尼拉說，“就會製造出這種分子。當恆星死亡時，它們的燃燒也會產生這些分子，然後它們會永遠漂浮在宇宙中。”許多這類化合物都有類似溶劑或樟腦丸的氣味，另一些則讓人聯想到燃燒的塑膠或柏油的氣味。

IC5070鵜鶘星雲圖片來源：Unslpash

“宇宙是浩瀚的。”巴瑟尼拉說。那是一個充滿了各種氣味的世界。對泰坦（Titan，土星最大的衛星）大氣成分的化學分析顯示，它散發著甜杏仁、汽油和腐魚的氣味。而距離地球約64光年的熾熱氣體巨星HD 189733 b則瀰漫著臭雞蛋的惡臭味，這可能會讓你打消前往那裡的念頭。

研究人員認為，在銀河系旋臂中旋轉的星際塵埃雲混合著“瘋狂冰淇淋和噁心的氨氣”的氣味。與此同時，在銀河系中心附近的巨大氣體和塵埃分子云——人馬座B2（Sagittarius B2）中，你可能會聞到“一些形成生命必需的前生物分子。”巴瑟尼拉說，“那裡有乙醇、甲醇、丙酮、硫化氫和乙二醇等物質。”

人們普遍認為銀河系中心的甲酸乙酯（Ethyl formate）讓其聞起來像覆盆子，不過巴瑟尼拉認為這種說法並不完全準確。“它只是眾多分子中的一種，如果你單獨聞它，聞起來並不像覆盆子。”她解釋說，甲酸乙酯存在於多種水果中。“它在一定程度上決定了覆盆子的風味，而不是氣味，它也與其他水果的味道有關。它還和指甲油或洗甲水有關，還帶有類似朗姆酒的酒精味。”

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尋找地外生命

巴瑟尼拉說，嗅探宇宙中的化學物質，不僅能為我們提供關於宇宙構成的重要細節，也能為尋找地外生命提供線索。“如果你能在行星K2-18b上乘船——如果那裡真有海洋，並且你能脫掉宇航服，那你可能會聞到腐爛捲心菜的味道。”卡迪夫大學（Cardiff University）的天體物理學家蘇巴吉特·薩卡爾（Subhajit Sarkar）說。

2023年，薩卡爾所在的團隊在韋布空間望遠鏡（JWST）的幫助下，在離地球大約120光年外的系外行星K2-18b上發現了疑似生命存在的氣味。薩卡爾說，望遠鏡探測到了 “極其微弱的二甲基硫（DMS）跡象”。DMS有時被認為是“海洋氣味”的主要成分之一。

“K2-18b如此引人注目有很多原因。”薩卡爾說。“它是‘亞海王星’（sub-Neptunes）系外行星群中的一員。”亞海王星是銀河系中最常見的行星型別，它們比地球大，但比海王星小。不過儘管它們普遍存在，但我們對它們仍然知之甚少。

“關於亞海王星仍有很多未解之謎。”薩卡爾說，“為什麼它們不存在於太陽系？它們由什麼組成？”薩卡爾認為，研究它們的大氣層是瞭解這類亞海王星的方法之一。“眾所周知，K2-18b 是一個很合適的研究目標。”

理論上，K2-18b是一個“氫海（hycean）”世界，一個潛在宜居的、被海洋覆蓋的系外行星。2025年，薩卡爾和他的同事重新分析了K2-18b的大氣層，檢測到了更強烈的大氣化學物質。而據目前的瞭解，這些化學物質只能由生命產生，尤其是浮游植物和其他海洋生物。

根據研究人員的說法，K2-18b的大氣中可能含有二甲基硫（DMS）或二甲基二硫（DMDS）。“目前，我們尚不清楚是否存在一些非生物過程能夠大量生成這些化學物質。當然，在地球上，DMS 和 DMDS 顯然是由生物產生的。從這個角度來看，它們是非常典型的生物標誌物。”薩卡爾說。

薩爾卡表示，考慮到K2-18b中這種物質的濃度是地球大氣的10000倍，這個發現也表明K2-18b可能擁有一個“充滿生命”的海洋。不過，他警告說這些化學物質也有可能來自非生物過程，還需要進一步研究。不過他補充說，如果K2-18b確實是一個宜居的海洋世界，“那就確實會出現這種情況，即可能存在能產生這種分子的海洋生物，因為在地球上這種分子與海洋生物有關。”