2024-05-08 07:45 来源：得道网
科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家们发现了金星是如何变得如此干燥的。金星是地球炙热而不宜居住的邻居。
这项新研究填补了研究人员所谓的“金星上的水故事”的一个巨大空白。通过计算机模拟，研究小组发现，金星大气中的氢原子通过一种被称为“解离重组”的过程迅速进入太空，导致金星每天损失的水大约是之前估计的两倍。
该团队将于5月6日在《自然》杂志上发表他们的研究结果。
这些结果可能有助于解释银河系中许多行星上的水发生了什么。
“水对生命真的很重要，”大气与空间物理实验室(LASP)的研究科学家、这篇新论文的共同主要作者埃林·坎吉(Eryn cani)说。“我们需要了解宇宙中支持液态水的条件，这可能导致了金星今天非常干燥的状态。”
她补充说，维纳斯确实很渴。如果你把地球上所有的水像吐司上的果酱一样铺在地球上，你会得到一个大约3公里(1.9英里)深的液体层。如果你在金星上做同样的事情，那里所有的水都被困在空气中，你最终只会得到3厘米(1.2英寸)，几乎不足以弄湿你的脚趾。
该研究的联合主要作者、LASP的研究科学家迈克尔·查芬(Michael Chaffin)说:“金星的水比地球少10万倍，尽管它的大小和质量基本相同。”
在目前的研究中，研究人员使用计算机模型将金星理解为一个巨大的化学实验室，放大了在行星旋转的大气中发生的各种反应。该小组报告说，金星大气中的一种名为HCO+的分子(一种由氢、碳和氧各一个原子组成的离子)可能是地球上逸出水的罪魁祸首。
对于该研究的共同主要作者Cangi来说，这些发现揭示了为什么金星曾经看起来几乎和地球一模一样，今天却几乎认不出来。
“我们正试图找出每颗行星上发生的微小变化，使它们进入这些截然不同的状态，”坎吉说，她于2023年在科罗拉多大学博尔德分校获得天体物理学和行星科学博士学位。
洒水
她指出，金星并非一直都是沙漠。
科学家们怀疑，在数十亿年前金星形成期间，这颗行星吸收的水和地球一样多。在某个时刻，灾难降临了。金星大气中的二氧化碳云引发了太阳系中最强大的温室效应，最终将金星表面的温度提高到900华氏度。在这个过程中，金星上所有的水都蒸发成蒸汽，大部分都飘到了太空中。
但这种古老的蒸发并不能解释为什么金星像今天这样干燥，也不能解释它是如何继续向太空流失水分的。
打个比方，假设我把水瓶里的水倒掉了。仍然会留下一些液滴，”查芬说。
然而，在金星上，几乎所有剩下的液滴也消失了。根据这项新研究，罪魁祸首是难以捉摸的HCO+。
金星任务
Chaffin和Cangi解释说，在行星上层大气中，水与二氧化碳混合形成这种分子。在之前的研究中，研究人员报告说，HCO+可能是导致火星失去大量水的原因。
这是它在金星上的工作原理:大气中不断产生HCO+，但单个离子不能存活很长时间。大气中的电子找到这些离子，并重新结合，将离子一分为二。在这个过程中，氢原子迅速消失，甚至可能完全逃逸到太空中——夺走金星上水的两种成分之一。
在这项新研究中，研究小组计算出，解释金星干燥状态的唯一方法是，这颗行星的大气中含有比预期更多的HCO+。研究小组的发现有一个转折。科学家们从未在金星周围观察到氢一氧化碳。查芬和坎吉认为，这是因为他们从来没有合适的仪器来观察。
近几十年来，虽然有几十个任务访问了火星，但前往离太阳第二远的行星的航天器要少得多。它们都没有携带能够探测HCO+的仪器，而HCO+正是该团队新发现的逃逸路线的动力来源。
查芬说:“这项工作的一个令人惊讶的结论是，HCO+实际上应该是金星大气中最丰富的离子之一。”
然而，近年来，越来越多的科学家把目光投向了金星。例如，美国国家航空航天局(NASA)计划的“深大气层金星惰性气体、化学和成像调查”(DAVINCI)任务，将在金星大气层中发射一个探测器，一直到达火星表面。它计划在这个十年末发射。
DAVINCI也无法探测到HCO+，但研究人员希望未来的任务可能会揭示金星上有水的另一个关键部分。
“到金星的任务并不多，”坎吉说。“但新计划的任务将利用数十年的集体经验和对金星的浓厚兴趣，探索行星大气、演化和可居住性的极端情况。”
