东北大学等机构的研究发现,困扰科学家50余年的金星下层阴霾由宇宙尘埃组成。这些微粒不仅协助云层形成,还深刻改变了金星的能量平衡。

金星云层下的神秘阴霾来自宇宙尘埃

金星常被称为地球的孪生兄弟,但它的环境却极端得多。在二氧化碳组成的厚重外壳下,金星拥有足以压碎一切的表面压力和足以熔化铅的高温,还有终年不散的浓硫酸云层。自1970年代以来,科学家就被金星云层下方一个奇怪的现象所困扰:在约47公里高度以下的区域,存在一层约20公里厚的神秘粒子层,被称为“下层阴霾”。尽管研究人员早已知晓它的存在,但这些颗粒究竟从何而来,在此后的半个多世纪里一直是个未解之谜。

2026年4月,由东北大学的Hiroki Karyu、Takeshi Kuroda和Naoki Terada领导的研究团队,联合比利时皇家空间气学研究所,终于在Nature Astronomy杂志上发表了答案。这项研究指出,这些笼罩金星的阴霾并非金星“土生土长”的产物,而是来自外太空的宇宙尘埃。

这些宇宙尘埃主要源自彗星和从小行星带脱落的碎屑。虽然它们看起来微不足道,但在金星大气的演化中扮演了关键角色。研究团队利用先进的微物理模型模拟了这些微粒进入金星大气的“生命周期”。

当宇宙尘埃高速撞击金星大气层时,它们会像流星一样燃烧,产生大量纳米级的矿物微粒。这些微粒随后被吸纳进金星高空的硫酸云中。随着它们随着大气环流向下方温度更高的区域漂移,包裹它们的硫酸受热蒸发,重新露出了坚硬的矿物核心。这些核心彼此碰撞、粘附,最终形成了我们在探测器数据中看到的阴霾层。这一模型推算出的结果,与数十年前先驱者金星号等任务采集的实测数据惊人地吻合。

事实上,宇宙尘埃对类地行星的影响是普遍存在的。根据利兹大学和西南研究所等机构在Icarus杂志上发表的另一项深入研究,宇宙尘埃在地球、火星和金星的注入量各不相同。根据ZoDy模型计算,金星每天接收约31吨的宇宙尘埃,地球每天接收约28吨,而个头较小的火星每天仅接收约2吨。在这些尘埃来源中,木星族彗星是当之无愧的“最大供应商”。

尘埃在不同行星大气的表现也各异。在金星,由于其浓密的大气和极高的入轨速度,消融效率高达41%。相比之下,由于火星大气稀薄且尘埃进入速度较慢,约有60%的宇宙尘埃能以未熔化的状态降落到火星表面,这甚至为火星带去了宝贵的有机物质。

对于金星而言,这些外来微尘的影响绝不仅仅是制造了一层雾气。它们就像云层的“种子”,通过促进冷凝,使金星云层的产量增加了20%到30%。更重要的是,尘埃中携带的铁等金属元素,很可能就是金星大气中那个长期未知的“紫外线吸收者”。这个神秘物质大量吸收阳光,直接影响了金星的能量平衡和气候系统。

这项研究重塑了我们对行星大气的理解。它证明了来自深空的物质并不是路过的乘客,而是能主动塑造行星环境的建筑师。这种尘埃参与大气循环的过程,很可能也发生在木星、土星甚至遥远的系外行星上。

随着2020年代末美国国家航空航天局计划启动DAVINCI金星探测任务,科学家们期待能够近距离验证这些预测。通过分析这些跨越亿万公里而来的微小尘埃,我们或许能最终读懂金星是如何从一颗本该与地球相似的星球,演变成如今这般酷热炼狱的。

本文译自 nature,由 BALI 编辑发布。