金星的大氣化學異常可能激發未來的天體生物學任務

2025-12-10 00:41:37 分類：熱點 閱讀(195)

美國國家航空航天局的麥哲倫飛船拍攝了這張金星環形山的照片。信用:uux.cn/美國國家航空航天局/JPL
（神秘的大的天地球uux.cn）據今日宇宙（埃文·高夫）：2020年，當科學家在金星的氣化大氣中檢測到磷化氫時，引發了關于金星及其潛在可居住性的學異新一輪熱烈討論。因為磷化氫是體生一種潛在的生物標志物，如果檢測沒有引起人們的物學興趣，那將是任務很奇怪的。所以人們很好奇是金星可以理解的。不幸的大的天是，進一步的氣化研究無法證實它的存在。
但是學異即使沒有磷化氫，金星的體生大氣也充滿了暗示生物過程的化學陰謀。是物學時候向我們地獄般的姐妹星球發送天體生物學任務了嗎？
雖然磷化氫的討論很快就結束了，但還有其他更長期的任務跡象表明，金星的金星大氣中含有化學異常，其中一些可能與生命有關。例如，一些大氣中的氣體似乎失去了熱力學平衡。更加復雜的是，科學家們不確定低層大氣中的大顆粒是由什么組成的。
一篇新論文的作者解釋了為什么金星抓住了我們的化學好奇心，并提出是時候進行天體生物學任務來滿足它了。
這篇論文題為“金星大氣化學異常和其他無法解釋的云特性的天體生物學潛力”它還沒有被同行評審和發表，但是可以在預印本服務器arXiv上獲得。主要作者是Janusz Petkowski，麻省理工學院地球、大氣和行星科學系的天體生物學研究員。
“半個多世紀以來，科學家們一直在推測金星是一個可居住的世界，”作者寫道，“基于金星表面上方48-60公里處類似地球的溫度和壓力。"
大多數對太空感興趣的人都知道金星的大氣層極其稠密和炎熱。我們還知道它主要由二氧化碳組成，它的另一個主要成分是氮氣，它支持著濃密的硫酸云。其他化學物質僅以極微量存在。
地表以上48至60公里之間的大氣區域特別令人感興趣。在那個高度，壓力和溫度都接近類似地球的水平。在大約52.5公里和54公里之間，溫度在20攝氏度和37攝氏度之間。在地表以上大約49.5公里處，壓力與地球海平面相同。金星表面不可能存在液態水，但在大氣層中是可能的。
這就是考慮金星潛在宜居性的背景。
但也有大量的化學因素，在他們的論文中，作者概述了地球大氣中長期存在的一個謎團。
“在這篇論文中，我們回顧并總結了金星持續時間長、無法解釋的大氣觀測，這些觀測是在過去半個世紀中獲得的，”他們寫道。
圍繞金星的許多謎團都與所謂的“未知吸收體”有關早在20世紀20年代，紫外線觀測顯示了不尋常的高對比度特征，這些特征隨著金星上云層的四天自轉而移動。有東西在吸收紫外線。
作者寫道:“人們已經做了很多努力，試圖確定在320-400納米之間吸收的物質，但沒有一種候選物質滿足所有的觀察限制，這導致了經常使用的描述性術語‘未知的紫外線吸收劑’”。
研究人員花了很長時間去了解吸收體是什么，有些人已經取得了進展。研究表明，硫同素異形體和硫化合物可能是原因，研究人員已經發現了它們在金星大氣中形成的新路徑。但是這些路徑是模擬的結果，而不是探索的結果。不是每個人都同意這些發現。沒有共識。

除了二氧化碳和一小部分氮，金星的大氣中沒有其他東西。微量元素加起來不到大氣的1%。鳴謝:uux.cn/junk charts–自己的作品，CC BY-SA 3.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=31595105
“盡管21世紀的兩個軌道航天器(歐空局的金星快車和JAXA的曉)進行了幾十年的努力和觀察，但沒有一個提議的候選分子被發現完全符合觀察數據，”作者解釋說。
候選人要么不符合側寫，要么不夠多。一些被提名的候選人也不穩定。
但關鍵是我們要弄清楚它是什么。“未知的吸收器非常有效，捕獲了超過50%到達金星的太陽能，從而對大氣結構和動力學產生了影響，”作者寫道。盡管這個謎團依然存在，但它是阻礙我們了解這個星球的巨大缺失。
一些研究人員提出，紫外線吸收劑是基于云的生物活動的標志。“金星云的光譜特征，包括強烈的紫外線吸收，與某些類型的陸地細菌的光譜一致，”作者解釋道。
另一個謎團與低層云有關。大于7米的云粒子的子集是未知的。更神秘的是，其中一些不是圓的。我們從美國國家航空航天局的先鋒金星任務中了解到這一點。由于被稱為模式3粒子的粒子是非球形的，所以它們不可能是液滴。
作者寫道，“模式3粒子的性質和組成與目前掌握的數據存在爭議”，這表明我們需要從現代任務中獲得更多數據。
一些人提出這些顆粒可能是硫酸，但是作者說數據排除了這種可能性。如果它們不是硫酸，那就支持了生命可以在云中存活的觀點。“這一結果可能表明未知的化學成分，并且對于‘我們所知的生命’的可能存在是有趣的，這種生命無法承受濃硫酸環境，”作者解釋道。
然而，應該指出的是，并不是所有的科學家都同意大粒子的存在，而是校準誤差可能導致了它們的探測。
作者概述了為什么只有對金星的生物任務才能解開這些謎團的其他原因。Venera計劃和VeGa氣球的現場測量表明，大氣中含有生命所必需的非揮發性化合物。我們所知的生命需要金屬，包括鐵。維尼拉發現了鐵，而維加沒有。更多的謎團等待解開。
金星的大氣中還有其他無法解釋的成分。有些痕量氣體的豐度分布是科學家無法解釋的。維尼拉和先鋒也在那里發現了氧氣。沒有人知道它從何而來，這是一個經常討論的話題。其他化學檢測增加了神秘感和復雜性。
從遠處研究金星令人抓狂的是，許多觀察結果可以用生物或非生物過程來解釋。這就是為什么我們需要一個生物任務。
“金星云的可居住性也應該通過新的現場任務來探索，”作者解釋道。許多科學家同意他們的觀點，包括著名的行星科學家薩拉·西格。事實上，西格甚至走得更遠，他建議需要一個樣本返回任務。
未來會有去金星的任務。美國國家航空航天局的“真理”號和“達芬奇”號都將前往金星，但不是幾年后。達芬奇將發送一個探測器到金星的大氣層進行現場觀察，而VERITAS將繪制更詳細的表面圖。
與此同時，我們擁有的數據是科學家們必須處理的所有數據。雖然科學家足智多謀，意志堅定，但這還不夠。
只有專注于生物學和化學的金星任務才能解開這個星球的謎團。