抢夺金星水的分子可能终于被发现了

剧烈二零九八 2024-05-10 11:43:04

金星上的一种新的失水机制解释了这颗行星是如何失去所有的水的,将这颗行星从一个可能适合居住的世界变成了我们今天所知道的干燥的地狱。

美国宇航局麦哲伦号飞船拍摄的金星。

科学家们已经确定了金星上的一种失水机制,这可以解释这个曾经富含水的世界是如何变得完全干枯的。

在这个新发现的过程中,金星大气中的一种先前被忽视的分子与水逸出金星的速度是先前估计的两倍。由于更快的水分流失意味着蒸发掉地球上的水库所需的时间更短,科学家们表示,金星上可能存在海洋以及潜在的宜居环境,比之前认为的干燥过程开始之前的时间更长。

这将为可能的生命出现提供更多的时间。不过,科学家们的研究结果并不意味着海洋或生命肯定存在,要回答这个问题,需要多年来进行更多的科学研究。

先前的研究表明,金星和地球在它们的早期历史中可能都获得了类似数量的水,主要来自经常轰炸这两个世界的喷出水蒸气的火山和冰冷的彗星。据估计,金星曾经有足够的水分覆盖其表面约3公里的水。然而,金星接受的阳光比地球多得多,之前的研究表明,阳光很可能通过将大气中的水分子分解成氢原子和氧原子,蒸发掉了金星上的水库。一旦获得自由,轻量的氢就会通过一种被称为流体动力学逃逸的过程逃逸到太空中,使金星没有形成水所需的两种成分之一。

这个过程解释了金星的大部分水是如何从大气层中蒸发掉的,很可能是在金星历史的第一个十亿年内。然而,这项新研究的研究人员说,这并不能解释在大多数氢原子离开金星后不久,逃逸过程停止后可能留下的最后100米的水。

在行星的上层大气中,氢原子(橙色)逃逸到太空中,留下一氧化碳分子(蓝色和紫色)。

打个比方,假设把水瓶里的水倒掉了。仍然会留下一些液滴。剩下的水不可能以同样的方式从金星上逸出,但它一定是相对较快地从大气中移走的,这就解释了我们今天所知道的炎热干燥的世界。

在这项新研究中,研究人员提出,通过一种被称为HCO+解离重组(昵称DR)的新机制去除残留的水。在这个过程中,带正电的氢、碳和氧原子与带负电的电子结合,产生一氧化碳(CO)和氢气作为副产物,之后氢气逃逸到太空中。研究人员说,因为水是金星上氢储存库的原始来源,这个过程“有效地使地球变干”。根据5月6日发表在《自然》杂志上的这项研究,金星高层大气反应的计算机模型显示,这种机制缩小了预期和观察到的水分流失之间的差距。

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,科学家们从未在金星上观察到这种分子。之前的火星任务并不是为了探测它而设计的,但它们确实测量了大气中产生HCO+的单个反应物。

即将到来的三个金星探测任务也没有一个是为了探测这种分子而设计的。NASA的VERITAS和欧洲的Envision任务都计划在2031年发射,但它们都没有必要的科学仪器来研究DR过程发生的金星上层大气中的氢损失。美国宇航局的DAVINCI探测器也计划于2031年发射,将收集有关大气压力、温度和风的测量数据,但仅限于70公里以下。

因此,确认HCO+的存在,并确定金星历史的这一阶段,将不得不等待很长时间。

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剧烈二零九八

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