天文学家发现金星大气中氘与氢的比例显著增加

得益于欧洲空间局(ESA)金星快车号探测器上的红外太阳掩星(SOIR)仪器的观测，研究人员发现金星中间层的两种水分子变体 H2O 和 HDO 的丰度以及它们的比率 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曾适宜居住的可能性。

目前，金星是一颗干燥、恶劣的行星。它的压力几乎是地球的 100 倍，温度约为 460°C。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内部。然而，金星曾经可能拥有与地球一样多的水。

日本东北大学研究员 Hiroki Karyu 表示：“由于金星与地球尺寸相似，因此经常被称为地球的孪生兄弟。尽管这两颗行星相似，但其演化方式却截然不同。与地球不同，金星的表面条件极其恶劣。”

研究 H 2 O 及其氘化对应物 HDO(同位素)的丰度可以揭示金星水的历史。人们普遍认为，金星和地球最初的 HDO/H 2 O 比率相似。然而，在金星本体大气(低于 70 公里)中观测到的比率高出 120 倍，表明随着时间的推移，氘的富集程度显著提高。

这种富集主要是由于太阳辐射分解了高层大气中的水同位素，产生了氢 (H) 和氘 (D) 原子。由于氢原子质量较低，更容易逃逸到太空，因此 HDO/H 2 O 比率逐渐增加。

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

该项研究现已发表在美国科学院院刊上，发现了两个令人惊讶的结果： H2O和 HDO的浓度在 70 至 110 公里之间的海拔高度随海拔高度的增加而增加，并且 HDO/ H2O比率在此范围内显著上升了一个数量级，达到比地球海洋高 1,500 倍以上的水平。

解释这些发现的一种拟议机制涉及水合硫酸 (H 2 SO 4 ) 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，从而形成富含氘的气溶胶。

这些颗粒物上升到更高的高度，在那里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。

该研究强调了两个关键点。首先，海拔变化对于确定 D 和 H 储层的位置起着至关重要的作用。其次，增加的 HDO/H 2 O 比最终会增加氘的释放，从而影响 D/H 比的长期演变。这些发现鼓励将与海拔相关的过程纳入模型，以准确预测 D/H 的演变。

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。

更多信息： Arnaud Mahieux 等人，金星中间层氘氢比意外增加，美

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