金星的大气化学异常可能会激发未来的天体生物学任务

　　当科学家在2020年发现金星大气中的磷化氢时，它引发了关于金星及其潜在宜居性的新一轮热烈讨论。因为磷化氢是一种潜在的生物标志物，如果检测结果没有引起人们的兴趣，那就太奇怪了。所以人们的好奇是可以理解的。不幸的是，进一步的研究无法证实它的存在。

　　但即使没有磷化氢，金星的大气中也充满了暗示生物过程的化学物质。是时候向我们地狱般的姐妹星球发送天体生物学任务了吗?

　　虽然关于磷化氢的讨论很快就消失了，但还有其他更长久的迹象表明，金星的大气中含有化学异常，其中一些可能与生命有关。例如，一些大气气体似乎失去了热力学平衡。更复杂的是，科学家们不确定低层大气中大颗粒的组成。

　　一篇新论文的作者解释了为什么金星抓住了我们对化学的好奇心，并建议现在是时候进行天体生物学任务来满足它了。

　　这篇论文的标题是“金星大气化学异常和其他无法解释的云特性的天体生物学潜力”。它还没有经过同行评审和发表，但可以在预印本服务器arXiv上找到。该研究的主要作者是Janusz Petkowski，他是麻省理工学院地球、大气和行星科学系的天体生物学研究员。

　　“半个多世纪以来，科学家们一直在推测金星是一个适合居住的世界，”作者写道，“基于金星表面以上48-60公里处云层中类似地球的温度和压力。”

　　大多数对太空感兴趣的人都知道金星的大气密度极高，温度极高。我们还知道它的主要成分是二氧化碳，它的其他主要成分是氮，它支持浓硫酸云。其他的化学物质仅以微量存在。

　　地表以上48至60公里之间的大气区域特别有趣。在那个高度，气压和温度都接近地球的水平。在大约52.5公里到54公里之间，温度在20摄氏度到37摄氏度之间。在离地表49.5千米的地方，气压与地球海平面的气压相同。液态水不可能存在于金星表面，但在大气层中是可能的。

　　这就是考虑金星潜在宜居性的背景。

　　但也有充分的化学因素，在他们的论文中，作者概述了行星大气中一个长期存在的谜团。

　　他们写道:“在这篇论文中，我们回顾并总结了过去半个世纪以来对金星长期的、无法解释的大气观测。”

　　金星周围的许多谜团都与所谓的“未知吸收器”有关。早在20世纪20年代，紫外线观测就显示出不同寻常的高对比度特征，这些特征与金星上层云层的四天旋转同步移动。有东西在吸收紫外线。

　　作者写道:“人们已经付出了很多努力，试图确定导致320-400纳米吸收的物质，但没有提出的候选物质满足所有的观测限制，导致了经常使用的描述性术语‘未知的紫外线吸收剂’。”

　　研究人员花了很长时间来了解吸收剂可能是什么，有些人已经取得了进展。研究表明，硫同素异形体和硫化合物可能是罪魁祸首，研究人员已经发现了它们在金星大气中形成的新途径。但这些路径是模拟的结果，而不是探索的结果。并非所有人都同意这些发现。没有共识。

　　作者解释说:“尽管在21世纪，两个轨道航天器(ESA的金星快车号和JAXA的赤月号)进行了数十年的努力和观测，但没有发现一个拟议的候选分子完全符合观测数据。”

　　候选人要么不符合侧写，要么数量不够多。一些被提议的候选人也不稳定。

　　但关键是我们要弄清楚它是什么。作者写道:“这种未知的吸收器非常有效，能捕获到达金星的50%以上的太阳能，从而对大气结构和动力学产生影响。”尽管这个谜团仍然存在，但这是一个巨大的缺失，阻碍了我们了解地球的努力。

　　一些研究人员提出，紫外线吸收剂是基于云的生物活性的标志。“金星云的光谱特征，包括强烈的紫外线吸收，与某些类型的陆地细菌的光谱一致，”作者解释说。

　　另一个谜团与低层云层有关。大于7μm的云粒子子集是未知的。更神秘的是，其中一些不是圆的。我们从美国宇航局的先锋金星任务中知道了这一点。由于这些被称为3型粒子的粒子是非球形的，它们不可能是液滴。

　　“model3粒子的性质和组成与目前掌握的数据存在争议，”作者写道，这表明我们需要从现代任务中获得更多数据。

　　有人提出，这些颗粒可能是硫酸，但作者表示，数据排除了这种可能性。如果它们不是硫酸，那就支持了生命可以在云层中存在的观点。作者解释说:“这一结果可能表明了未知的化学成分，而且就我们所知的‘生命’的可能存在而言，这很有趣，因为‘生命’无法承受浓硫酸的环境。”

　　然而，应该指出的是，并不是所有的科学家都同意大粒子的存在，而校准误差可能是导致它们被探测到的原因。

　　作者还列出了其他一些原因，说明为什么只有对金星进行生物探测才能解开这些谜团。金星计划和维加气球的现场测量表明，大气中含有生命所必需的非挥发性化合物。我们所知道的生命需要金属，包括铁。金星发现了铁，而织女星没有。更多的谜团等待被解开。

　　金星大气中还有其他无法解释的成分。有些微量气体的丰度特征是科学家无法解释的。金星和先锋号也在那里发现了氧气。没有人知道它从哪里来，这是一个经常讨论的话题。其他化学物质的发现增加了它的神秘性和复杂性。

　　从远处研究金星最令人抓狂的是，许多观察结果可以用生物或非生物过程来解释。这就是为什么我们需要一个生物任务。

　　作者解释说:“金星云的可居住性也应该通过新的原位任务来探索。”许多科学家都同意他们的观点，包括著名的行星科学家萨拉·西格尔。事实上，西格尔甚至更进一步，认为有必要进行一次样本返回任务。

　　未来还会有前往金星的任务。NASA的VERITAS任务和DAVINCI任务都将前往金星，但要过几年才能到达。DAVINCI将向金星大气层发射探测器进行现场观测，而VERITAS将绘制更详细的地表图。

　　与此同时，我们拥有的数据是所有数据科学家必须处理的。虽然科学家们足智多谋，意志坚定，但这还不够。

　　只有只关注生物和化学的金星任务才能解开这个星球的谜团。

　　更多信息:Janusz J. Petkowski等，金星大气化学异常和其他无法解释的云特性的天体生物学潜力，arXiv(2024)。DOI: 10.48550 / arxiv.2401.04708

　　期刊信息:arXiv

　　今日宇宙提供

　　金星的大气化学异常可能会激发未来的天体生物学任务(2024,1月12日)，2024年1月13日从https://phys.org/news/2024-01-venus-atmospheric-chemical-anomalies-future.html检索

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