金星几乎没有水：一项新研究可能揭示原因

科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家发现了金星，地球灼热而不适宜居住的邻居，为何变得如此干旱。

这项新研究填补了研究人员所称的“金星水文故事”中的一个重要空白。研究团队利用计算机模拟发现，行星大气中的氢原子通过一种称为“解离复合”的过程迅速流失到太空中，导致金星每天失去的水大约是之前估计的两倍。

研究小组将在5月6日发表他们的研究成果，发表在《自然》杂志上。

这些结果可能有助于解释银河系中众多行星上的水的去向。

该研究的共同作者、大气与空间物理实验室（LASP）的研究科学家艾琳·坎吉表示：“水对生命来说非常重要。我们需要了解宇宙中支持液态水的条件，并且这可能导致了金星今天非常干旱的状态。”

金星，她补充说，非常干旱。如果你把地球上所有的水都均匀地覆盖在金星上，就像抹在面包上的果酱一样，你会得到一个大约3公里（1.9英里）深的液态层。但如果你在金星上做同样的事情，因为所有的水都被困在大气中，你只能得到3厘米（1.2英寸）的水层，勉强够让你的脚趾湿润。

“金星的水比地球少了10万倍，尽管它基本上和地球大小和质量相同。” 研究该论文的共同作者、LASP的研究科学家迈克尔·查芬说。

在当前的研究中，研究人员使用计算模型来将金星视为一个巨大的化学实验室，着眼于行星大气中发生的多种反应。该团队报告说，金星大气中高浓度的一种名为HCO+的分子（由一个碳、氧和氢原子组成的离子）可能是这颗行星失去水的罪魁祸首。

对于该研究的共同作者坎吉来说，这些发现揭示了金星为什么几乎与地球曾经看起来几乎一样，但今天却完全不可识别的新线索。

“我们试图弄清楚每个行星上发生了什么小变化，从而使它们进入这些截然不同的状态，” 坎吉说道，她于2023年在科罗拉多大学博尔德分校获得了天体物理和行星科学博士学位。

金星，她指出，并不总是这么荒凉。

科学家们怀疑，在数十亿年前，金星形成时，该行星接收到的水大约和地球一样多。在某个时刻，灾难降临。金星大气中的二氧化碳云引发了太阳系中最强烈的温室效应，最终使地表温度升至华氏900度。在这个过程中，金星所有的水蒸发成蒸汽，并且大部分飘向太空。

但古代的蒸发无法解释金星为何如今变得如此干燥，或者它如何继续向太空失去水。

“打个比方，假设我把我的水瓶里的水倒掉了。还会剩下几滴水。” 查芬说。

然而，在金星上，几乎所有剩下的水珠也消失了。根据这项新工作的结论，罪魁祸首是难以捕捉的HCO+。

查芬和坎吉解释说，在行星的上层大气中，水与二氧化碳混合形成这种分子。在以前的研究中，研究人员报告说，HCO+可能是导致火星失去大部分水的罪魁祸首。

在金星上的作用方式是：HCO+在大气中不断产生，但单个离子存活时间不长。大气中的电子找到了这些离子，并重新组合将离子分裂为两部分。在这个过程中，氢原子飞快地逃逸，甚至可能完全逃逸到太空中，剥夺了金星水的两个组成部分之一。

在这项新研究中，研究小组计算出解释金星干燥状态的唯一方法是，行星大气中存在比预期更大量的HCO+。但该团队的研究结果有一个转折。科学家们从未在金星周围观测到HCO+。查芬和坎吉认为，这是因为他们从未拥有适当的仪器来进行观测。

然而，近年来，越来越多的科学家已经将目光投向金星。例如，NASA计划中的DAVINCI任务将会通过探测器将探测设备直接降落到金星表面。该任务计划于本十年末发射。

DAVINCI也无法探测HCO+，但研究人员对未来的任务持有希望，希望新的任务可以揭示金星水的另一个关键部分。

坎吉说：“对金星的探测任务并不多。但新计划的任务将利用几十年的集体经验和对金星极端行星大气、演变和宜居性的蓬勃兴趣来探索。”