與數(shù)十億年前相比，金星幾乎沒(méi)有水：新研究可能揭示原因
今天的年前能揭金星是干燥的，這要?dú)w功于水以氫原子的相比新研形式流失到太空中。在主要損失過(guò)程中，金星究HCO+離子與電子重組，乎沒(méi)產(chǎn)生快速的有水因H原子（橙色），利用CO分子（藍(lán)色）作為發(fā)射臺(tái)逃逸。數(shù)億示原來(lái)源：uux.cn/Aurore Simonet/大氣與空間物理實(shí)驗(yàn)室/科羅拉多大學(xué)博爾德分校
（神秘的年前能揭地球uux.cn）據(jù)科羅拉多大學(xué)博爾德分校：科羅拉多大學(xué)博爾德分校的行星科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了金星，地球上滾燙且不適合居住的相比新研鄰居，是金星究如何變得如此干燥的。
這項(xiàng)新研究填補(bǔ)了研究人員所說(shuō)的乎沒(méi)“金星上的水故事”中的一大空白。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，有水因研究小組發(fā)現(xiàn)，數(shù)億示原金星大氣層中的年前能揭氫原子通過(guò)一種被稱(chēng)為“離解復(fù)合”的過(guò)程呼嘯進(jìn)入太空，導(dǎo)致金星每天損失的相比新研水大約是之前估計(jì)的兩倍。
研究小組于5月6日在《自然》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
這一結(jié)果可能有助于解釋銀河系中許多行星中的水會(huì)發(fā)生什么。
“水對(duì)生命真的很重要，”大氣與空間物理實(shí)驗(yàn)室（LASP）的研究科學(xué)家、這篇新論文的共同首席作者Eryn Cangi說(shuō)。“我們需要了解宇宙中支持液態(tài)水的條件，這可能產(chǎn)生了今天金星非常干燥的狀態(tài)。”
她補(bǔ)充道，金星確實(shí)很干燥。如果你把地球上所有的水都像烤面包上的果醬一樣撒在地球上，你會(huì)得到大約3公里（1.9英里）深的液體層。如果你在金星上做同樣的事情，那里所有的水都被困在空氣中，你最終只剩下3厘米（1.2英寸），幾乎不足以弄濕你的腳趾。
該研究的共同主要作者、LASP的研究科學(xué)家Michael Chaffin說(shuō)：“金星的水量是地球的10萬(wàn)倍，盡管它的大小和質(zhì)量基本相同。”。
在目前的研究中，研究人員使用計(jì)算機(jī)模型將金星理解為一個(gè)巨大的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，放大了金星旋轉(zhuǎn)大氣層中發(fā)生的各種反應(yīng)。該組織報(bào)告稱(chēng)，金星大氣層中一種名為HCO+（一種由氫、碳和氧各一個(gè)原子組成的離子）的分子可能是該行星逃逸水的罪魁禍?zhǔn)住?br>對(duì)于這項(xiàng)研究的聯(lián)合首席作者Cangi來(lái)說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)揭示了為什么曾經(jīng)看起來(lái)與地球幾乎一模一樣的金星今天幾乎無(wú)法辨認(rèn)的新線索。
坎吉于2023年在科羅拉多大學(xué)博爾德分校獲得天體物理學(xué)和行星科學(xué)博士學(xué)位，她說(shuō)：“我們正試圖弄清楚每顆行星上發(fā)生了什么微小的變化，將它們推向這些截然不同的狀態(tài)。”。
濺水
她指出，金星并不總是這樣的沙漠。
科學(xué)家們懷疑，數(shù)十億年前，在金星形成的過(guò)程中，這顆行星接收的水大約和地球一樣多。在某個(gè)時(shí)刻，災(zāi)難降臨了。金星大氣層中的二氧化碳云引發(fā)了太陽(yáng)系中最強(qiáng)大的溫室效應(yīng)，最終將金星表面的溫度提高到900華氏度。在這個(gè)過(guò)程中，金星上所有的水都蒸發(fā)成蒸汽，大部分飄到了太空。
但這種古老的蒸發(fā)并不能解釋為什么金星像今天這樣干燥，也不能解釋它是如何繼續(xù)向太空流失水分的。
“比方說(shuō)，我把水瓶里的水倒了。還會(huì)剩下一些水滴，”Chaffin說(shuō)。
然而，在金星上，幾乎所有剩下的水滴也消失了。根據(jù)這項(xiàng)新研究，罪魁禍?zhǔn)资请y以捉摸的HCO+。
金星任務(wù)
Chaffin和Cangi解釋說(shuō)，在行星高層大氣中，水與二氧化碳混合形成這種分子。在之前的研究中，研究人員報(bào)告說(shuō)，HCO+可能是火星失去大量水的原因。
以下是它在金星上的工作原理：HCO+在大氣中不斷產(chǎn)生，但單個(gè)離子不會(huì)存活很長(zhǎng)時(shí)間。大氣中的電子找到這些離子，然后重新組合，將離子一分為二。在這個(gè)過(guò)程中，氫原子迅速逃逸，甚至可能完全逃逸到太空——奪走金星水的兩種成分之一。
在這項(xiàng)新的研究中，該小組計(jì)算出，解釋金星干燥狀態(tài)的唯一方法是，金星大氣層中的HCO+含量是否大于預(yù)期。研究小組的發(fā)現(xiàn)有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。科學(xué)家從未在金星周?chē)^測(cè)到HCO+。Chaffin和Cangi認(rèn)為這是因?yàn)樗麄儚膩?lái)沒(méi)有合適的儀器。
雖然近幾十年來(lái)有幾十次任務(wù)訪問(wèn)了火星，但從太陽(yáng)到第二顆行星的航天器要少得多。沒(méi)有人攜帶能夠探測(cè)HCO+的儀器，HCO+為團(tuán)隊(duì)新發(fā)現(xiàn)的逃生路線提供動(dòng)力。
Chaffin說(shuō)：“這項(xiàng)工作的一個(gè)令人驚訝的結(jié)論是，HCO+實(shí)際上應(yīng)該是金星大氣層中最豐富的離子之一。”。
然而，近年來(lái)，越來(lái)越多的科學(xué)家將目光投向了金星。例如，美國(guó)國(guó)家航空航天局計(jì)劃的深大氣層金星稀有氣體、化學(xué)和成像調(diào)查（DAVINCI）任務(wù)將把一個(gè)探測(cè)器穿過(guò)行星的大氣層一直降落到表面。它計(jì)劃在本世紀(jì)末推出。
DAVINCI也無(wú)法探測(cè)到HCO+，但研究人員希望未來(lái)的任務(wù)可能會(huì)揭示金星上水的另一個(gè)關(guān)鍵部分。
坎吉說(shuō)：“金星的任務(wù)還不多。”。“但新計(jì)劃的任務(wù)將利用數(shù)十年的集體經(jīng)驗(yàn)和對(duì)金星的濃厚興趣，探索行星大氣層、進(jìn)化和宜居性的極端。” |
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