金星大气层里藏着一层薄雾,从20世纪70年代探测器第一次捕捉到它的信号开始,没人能解释它从哪来。
这层薄雾悬浮在金星云层下方,大约47公里高度以下的位置。金星的主云层由浓硫酸液滴构成,厚实地糊在47到70公里的高空,这一点科学家早就搞清楚了。但主云层下面这层若有若无的颗粒,成分不像硫酸,来路不像本地产物,五十多年来一直是个悬案。
日本东北大学的Hiroki Karyu团队和比利时皇家空间气象学研究所合作,刚刚在《自然·天文学》上给出了答案:这层雾,是流星尘埃做的。
金星和地球一样,时刻被宇宙尘埃轰击。这些微小的颗粒高速冲入大气层,在高层烧蚀成纳米级的矿物碎屑,和地球上的流星本质相同。区别在于,地球上这些碎屑大多飘散沉降,金星上它们掉进了一锅硫酸汤里。
矿物碎屑在下落过程中被裹进硫酸云滴。随着它们继续向下漂移,温度越来越高,硫酸液滴蒸发殆尽,留下光秃秃的矿物内核。这些内核彼此碰撞、粘连、聚团,最终形成了那层困扰科学家半个世纪的薄雾。
研究团队用微物理模型重建了整个过程,模拟结果和20世纪70年代先驱者号金星探测器的实测数据高度吻合。一条从太空到大气深处的完整链条,把五十多年前的观测数据和今天的模型对齐了。
矿物颗粒充当了云的凝结核,相当于给硫酸蒸气提供了现成的附着表面,让云滴更容易形成。模型估算,宇宙尘埃的加入让金星云层的总产量提高了20%到30%。一颗行星的云量,居然被外来户拉高了两三成。
更有意思的是铁。宇宙尘埃里含有铁等金属元素,这些金属成分可能解答金星大气中另一个长期未解之谜:未知紫外吸收体。这种物质能强烈吸收太阳紫外线,直接影响金星的能量收支,但几十年来没人确定它到底是什么。如果这个方向成立,同一批流星灰尘就同时为两个悬案提供了线索。
同样的机制可能正在木星、土星,乃至遥远的系外行星大气中运作。NASA计划在2020年代末发射的DAVINCI探测器将直接穿越金星大气层,届时可以对这些预测做第一手验证。
半个多世纪的谜题,答案竟藏在那些燃烧殆尽的流星余烬里。
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图为宇宙尘埃被确认为金星神秘低层霾的来源,来自太空的宇宙尘埃进入硫酸云层后,随着云底硫酸的蒸发,尘埃颗粒留存并相互凝结,最终形成了低层雾霾,图源:Hiroki Karyu et al
信源:Hiroki Karyu, "Cosmic dust identified as the source of Venus' enigmatic lower haze", phys.org
