50年前的數(shù)據(jù)顯示，金星的云層大多是水

用我們的現(xiàn)代理解重新分析舊數(shù)據(jù)似乎最近很流行。然而，這種重新分析對(duì)某些主題的影響比其他主題更具影響力。

最近在天體生物學(xué)界爭(zhēng)論最激烈的話題之一是生命是否可以存在金星——特別是在其云層中，其中一些云層具有太陽系中任何地方最像地球的條件，至少在壓力和溫度方面是這樣。

美國研究團(tuán)隊(duì)的一篇新論文剛剛通過重新分析美國宇航局在 70 年代發(fā)射的先鋒號(hào)金星任務(wù)的數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)金星的云主要由水組成，從而為這場(chǎng)爭(zhēng)論火上澆油。

相關(guān)：金星可能比我們想象的更像地球——而且它仍在移動(dòng)

這并不意味著它是我們認(rèn)為水蒸氣構(gòu)成地球上云的傳統(tǒng)意義上的水。金星云中的一氧化二氫似乎被束縛在水合物質(zhì)中，而不是作為純凈的水滴單獨(dú)存在。

但這與我們目前的理解相比仍然是一個(gè)巨大的變化，即金星云主要由硫酸組成。根據(jù)該論文，仍然有一些漂浮在周圍——占云物質(zhì)的 22%——但 70 年代的科學(xué)家在儀器讀數(shù)方面怎么可能偏離目標(biāo)如此之遠(yuǎn)呢？

要回答這個(gè)問題，需要包括加州理工大學(xué)波莫納分校、威斯康星大學(xué)、亞利桑那州立大學(xué)，甚至美國宇航局本身在內(nèi)的各個(gè)機(jī)構(gòu)的一系列研究人員進(jìn)行一些科學(xué)調(diào)查，以揭示舊的先鋒數(shù)據(jù)。

它以縮微膠卷的形式存儲(chǔ)在美國宇航局的空間科學(xué)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)檔案辦公室——因此重新分析數(shù)據(jù)的第一步是從檔案中提取數(shù)據(jù)并將其數(shù)字化。

這個(gè)想法的靈感來自加州理工學(xué)院波莫納分校的 Rakesh Mogul 和威斯康星大學(xué)的金星專家 Sanjay Limaye 之間的對(duì)話，他們正在談?wù)摻鹦窃频慕M成，然后同意他們應(yīng)該重新分析 Pioneer 最初收集的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為那里可能會(huì)收集一些新的見解。

事實(shí)證明確實(shí)有。

數(shù)據(jù)來自先鋒金星大型探測(cè)器上的兩臺(tái)儀器——先鋒號(hào)穿過金星云層下降任務(wù)的一部分——中性質(zhì)譜儀 （LNMS） 和氣相色譜儀 （LGC）。

Mogul 博士和 Limaye 博士意識(shí)到，當(dāng)探測(cè)器下降穿過大氣層較厚的部分時(shí)，這些旨在測(cè)量大氣氣體的儀器的入口被來自云層的霧化顆粒堵塞。

為了證明這種堵塞，他們指出 CO 大幅但暫時(shí)地下降₂當(dāng)探測(cè)器穿過云層下降時(shí)，大氣中的水平。

他們沒有將其歸咎于儀器故障，而是將數(shù)據(jù)視為分析吸入口中氣溶膠類型的一種方式——他們通過查看燃燒溫度來做到這一點(diǎn)。

當(dāng)探頭繼續(xù)在大氣中下降時(shí)，它融化了不同溫度下的各種氣溶膠（并允許入口再次自由流動(dòng)，這導(dǎo)致了 CO₂閱讀以恢復(fù)峰值）。分析在這些氣溶膠融化的溫度下釋放出哪些氣體將有助于他們了解氣溶膠以及云本身是由什么組成的。

他們首先注意到的是水在 185??C 和 414??C 時(shí)出現(xiàn)巨大峰值，這表明水合物，例如水合硫酸鐵和水合硫酸鎂。他們還注意到，水占?xì)馊苣z的大部分，占 62%，盡管幾乎所有氣溶膠都與這些水合物結(jié)合。

正如預(yù)期的那樣，氣溶膠中也存在硫酸。它在主要版本中顯示為 SO₂215??C左右，這是硫酸分解的溫度。有趣的是，SO 還有另一個(gè)版本₂大約 397??C，這表明氣溶膠中還存在另一種熱穩(wěn)定性更穩(wěn)定的硫酸鹽化合物。

關(guān)于這種化合物可能是什么的暗示來自另一種出乎意料的化學(xué)特征——鐵的峰值。在與第二個(gè)SO相同的溫度下₂峰值時(shí)，LNMS 檢測(cè)到鐵離子的峰值。

結(jié)合SO的發(fā)布₂在那個(gè)溫度下，有強(qiáng)烈的跡象表明其中一種氣溶膠是硫酸鐵，它在這些溫度附近分解成氧化鐵和硫氧化物。

據(jù)估計(jì)，氣溶膠中的硫酸鐵含量高達(dá) 16%，幾乎與本文發(fā)表之前被認(rèn)為在云庫中占主導(dǎo)地位的硫酸的 22% 估計(jì)值相匹配。

那么鐵從哪里來呢？作者認(rèn)為，它來自宇宙塵埃，這些塵埃被拉入金星大氣層，然后與酸性云庫發(fā)生反應(yīng)。但歸根結(jié)底，這項(xiàng)新分析的最大發(fā)現(xiàn)是水的大量存在。

它還解開了一個(gè)謎團(tuán)，即為什么從實(shí)際云中收集數(shù)據(jù)的探測(cè)器與那些簡(jiǎn)單地使用光譜設(shè)備遠(yuǎn)程掃描金星云層的探測(cè)器在云的含水量方面存在差異。

遙感設(shè)備無法檢測(cè)水合物中的水，只能檢測(cè)大氣蒸氣的量，這使得下降探測(cè)器在計(jì)算總含水量時(shí)更加準(zhǔn)確。

所有這些新的理解顯然對(duì)在金星云中尋找生命具有重大影響，因?yàn)榉磳?duì)這種可能性的主要論據(jù)之一是該環(huán)境中水資源的稀缺。事實(shí)證明，水比以前想象的要豐富得多——盡管不可否認(rèn)，對(duì)于大多數(shù)地球微生物來說，它的味道是相當(dāng)酸性的。

這種新的理解表明，即使是舊數(shù)據(jù)也是多么有用，以及它如何有效地促進(jìn)對(duì)未解答的科學(xué)問題的現(xiàn)代討論。問題可能只是發(fā)現(xiàn)它被埋在了美國宇航局檔案的某個(gè)地方——這本身就是一項(xiàng)科學(xué)壯舉。

本文最初發(fā)表于今日宇宙.讀原文.

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