金星云层中百年谜团越发扑朔迷离

金星云层神秘疑案增添更多离奇色彩

揭开百年紫外斑纹之谜：深色液体藏于浅色云幕之下

⚠️关键提示：金星云层看似淡黄，实则暗藏玄机——其液滴内部可能是一种吸光能力极强的深色物质，而百年未解的“紫外斑纹”，正是它在太空留下的神秘指纹。

图片来源：代米娅布伊克｜日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）宇宙科学研究本部行星数据存档、分析与研究系统

一种新模型将对金星的观测与云滴内部液体的光学特性联系起来。

从远处看，金星的云层呈淡黄色，但云层液滴中的液体颜色可能比其外观显示的要深得多。一项新研究计算出，这种液体需要多强的吸光能力才能解释那些困扰了科学家约一个世纪的神秘紫外线斑纹。

百年谜题：金星的“紫外条纹”是什么？

在金星的紫外图像中会出现明暗相间的图案，这些图案会随着金星上层的硫酸云一起移动。这些云层中的某种物质会吸收紫外线和蓝光，但研究人员仍不清楚这种通常被称为未知吸收体（Unknown Absorber）的物质究竟是什么。

颠覆思路：不找“它是什么”，先问“它该有多黑？”

国际团队没有直接尝试识别吸收物质，而是提出了一个不同的问题：如果能在实验室中收集并检测金星云滴内的液体，它会是什么样子？

我们的模型有效地询问：如果我们可以把金星云层物质收集进比色皿，并放入实验室分光光度计中，会发生什么？这是重要的，因为液体整体的光吸收强度，往往与其所含吸光物质的浓度密切相关。

金星未知吸收体的描述。版权所有：基础科学研究所

☁️ 浅色云 ≠ 浅色液！散射效应藏真容

金星的浅色云层下可能藏着深色液体。

区分云的外观和其物质聚集在一起时的外观很重要。微小颗粒能高效地散射光线，以至于云看起来比其物质本身亮得多。

类比启示：香烟烟雾的真相

香烟烟雾就是一个常见的例子。烟雾呈现白色是因为其极其微小的颗粒能有效地散射光线，但收集这些颗粒会得到一种浓稠、深色、类似焦油的物质。金星的云滴具有与香烟烟雾相似的粒径分布，这表明它们浅色的外观下可能隐藏着一种吸收能力更强的液体。

为了确定那种液体需要多强的吸光能力，研究人员将对金星的观测结果与辐射传输模型相结合。这些计算考虑了太阳光在云层液滴和大气分子中的反复散射和吸收。

韩国基础科学研究所（IBS）行星大气研究小组李妍珠博士表示：“关键在于，金星的云粒子能非常高效地散射阳光，因此，不能将从太空观测到的亮度与在实验室中测量的大量液体的吸收情况直接进行比较。李妍珠博士在该研究中进行了辐射传输模型计算。通过考虑云粒子和大气的散射与吸收，该模型让我们能够估算云滴液体本身吸收光线的强度。”

这种神秘的吸收体的吸收能力一定极强。

然后，研究人员将对金星的观测结果转化为一种称为吸收系数的标准实验室测量指标，该指标描述了一种物质吸收光线的强度。

关键数值：375纳米处，吸收系数≈1278 cm⁻¹

在365至455纳米的波长范围内，模型发现所需吸收在紫外端附近尤为强烈。在375纳米处，计算得到的十进制吸收系数约为1,278每厘米。

这对产生该效应的任何物质都提出了严苛的要求。这种未知的吸收物质必须要么能非常有效地吸收光线，要么以极高的浓度存在，或者兼具这两种特性。

候选者猜想：共轭有机物？

一种可能的强吸光碳基分子类别被称为共轭有机物。在这个背景下，“有机”意味着该物质包含碳，但并不意味着它是由生命体生产的。

吸收强度与高效卟啉类色素相近的分子，其浓度约需达到每升10克（约每加仑1.3盎司）才能达到模型模拟的效果。研究人员并非主张金星云层中存在叶绿素、血红素或任何特定的生物色素。这些分子仅作为能高效吸收光线的物质的常见例子被使用。

⚠️ 硫酸挑战：有机物真的能“活下来”吗？

金星吸收光谱的形状给可能的解释带来了另一个挑战。

当简单的有机化合物接触浓硫酸时，它们会形成化学结构复杂、呈深色焦油状的混合物。这些混合物往往会在整个可见光光谱范围内广泛吸收光线，使其呈现出棕色或黑色。

这与为金星推断的模式不匹配。相反，模拟的吸收在365至455纳米之间急剧下降。

“如果观察到的光吸收是由共轭有机物引起的，那么相对尖锐的吸收曲线表明存在一种化学性质明确的吸收剂，它不会像我们通常在浓硫酸中溶解的有机物那样变成焦油状混合物。”斯帕塞克说。

因此，如果吸收体是有机物，那么它需要在金星硫酸云层内的极端条件下保持化学特性的独立性，而不是仅仅变成一种具有广泛吸收性的混合物。

波兰弗罗茨瓦夫科技大学亚努什·J·彼得科夫斯基说：“矛盾的是，通过对未知吸收体设置额外的限制条件，我们可能让这个谜团变得更引人入胜了。”

该模型对任何提出的吸收体都施加了严苛的限制，英国剑桥大学的保罗·B·里默表示，许多提出的无机候选物质需要达到非常高的浓度，才能满足所需的吸收要求。

未来验证：从实验室走向金星云海

这些发现并未表明金星的云层中存在生命，也未证明未知吸收体是有机物质。相反，它们确立了任何提出的解释都必须满足的定量要求，包括该物质吸收光的效率、其必须达到的浓度、它在大气中出现的位置，以及它是否与现实的云粒子大小分布相兼容。

现在可以在实验室实验中对这些要求进行测试，最终还可以通过直接在金星云层内进行的测量来验证。

探测进行时：晨星任务与自发荧光浊度仪

金星晨星任务倡议正在探索直接研究金星云层化学成分的方法，包括寻找复杂有机分子以及开展与未知吸收体相关的测量。一种名为自发荧光浊度仪（Autofluorescence Nephelometer）的仪器旨在探测云层颗粒中预计与有机分子相关的荧光现象，该仪器计划搭载于火箭实验室的一次金星任务中。

该研究发表于《天体生物学》期刊，缩小了金星长期存在的一个谜团的范围，但并未完全解决。科学家至今仍不清楚是什么造成了这颗行星的紫外标记，但他们现在对造成这些标记的物质可能具备的特性有了更明确的定量限制。

这项研究部分由突破奖基金会资助。Y.J.L. 得到了基础科学研究所（IBS R035C1）的支持。

相关知识（天文术语）

金星是太阳系八大行星之一，按离太阳由近及远的次序排第二，轨道在水星与地球之间。它是太阳系中唯一一颗没有磁场的行星，其大小与地球相近，有着浓厚的大气层，主要成分是二氧化碳。金星表面温度极高，可达460℃以上，有炼狱行星之称。

BY: Institute for Basic Science

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参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自： https://scitechdaily.com/a-century-old-mystery-in-venuss-clouds-just-got-even-stranger/

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