金星快车探测到金星中间层氘与氢的比例意外增加

尽管金星有时被称为地球的孪生兄弟，但其目前的表面条件却截然不同，不适合生命生存。厚厚的云层之下，极端的温度和压力不仅导致液态水无法存在，更重要的是，金星大气层中几乎不存在液态水。行星研究人员利用欧空局金星快车号航天器上的红外太阳掩星 (SOIR) 仪器的数据，发现金星中间层的两种水分子变体 H2O 和 HDO 的丰度及其比率 HDO/H2O 意外增加。这一现象挑战了我们对金星水历史的理解以及它过去适宜居住的可能性。

目前，金星的温度约为460摄氏度，压力比地球高近100倍。

它的大气层被厚厚的硫酸和水滴云层覆盖，极其干燥;大部分水都位于这些云层之下和云层之中。

然而，金星可能曾经拥有与地球一样多的水。

东北大学的 Hiroki Karyu 博士说：“由于尺寸与地球相似，金星经常被称为地球的孪生兄弟。”

“尽管这两颗行星有相似之处，但其演化却不同。与地球不同，金星的表面条件极端。”

研究H2O及其氘代对应物 HDO(同位素)的丰度可以揭示金星水的历史。

人们普遍认为，金星和地球最初具有相似的 HDO/H 2 O 比率。

然而，在金星本体大气(70 公里以下)中观测到的比例要高出 120 倍，表明随着时间的推移氘的浓缩程度显著提高。

这种富集主要是由于太阳辐射分解高层大气中的水同位素，产生氢(H)和氘(D)原子。

由于氢原子因质量较低而更容易逃逸到太空，因此 HDO/H 2 O 比率逐渐增加。

为了弄清有多少氢和氘逃逸到太空，必须在阳光能够分解它们的高度测量水同位素的含量，这发生在海拔 70 公里以上的云层之上。

Karyu 博士及其同事发现，在 70 至 110 公里的高度范围内， H2O和 HDO的浓度随海拔高度的升高而增加，并且 HDO/H2O比率在此范围内显著上升了一个数量级，达到了地球海洋的 1,500 倍以上。

研究人员表示：“解释这些发现的一种机制涉及水合硫酸(H2SO4)气溶胶的行为。”

“这些气溶胶形成于云层上方，那里的温度降至硫化水露点以下，从而导致富氘气溶胶的形成。”

“这些颗粒上升到更高的高度，温度升高导致它们蒸发，释放出比 H2O 更大量的 HDO 。 ”

“然后蒸汽被向下输送，重新开始循环。”

他们补充道：“这项研究强调了两点。”

“首先，海拔变化对于确定氘和氢储层的位置起着至关重要的作用。”

“其次，HDO/ H2O比率的增加最终会增加氘的释放，影响D/H比率的长期演变。”

“这些发现鼓励将与海拔相关的过程纳入模型，以便对 D/H 演变做出准确预测。”

“了解金星宜居性和水历史的演变将有助于我们了解使一颗行星变得适宜居住的因素，以便我们知道如何避免让地球步其孪生兄弟的后尘。”