金星的水都去哪儿了？我们可能有一个想法

如果没有化学的帮助，可能还有数百万个其他行星。

金星的水损失不仅仅来自于过热的蒸汽。 HCO+离子捕获高层大气中的电子并分解，氢气逸出。

图片来源：Aurore Simonnet/大气与空间物理实验室/科罗拉多大学博尔德分校

在其他地狱般的环境中，金星尽管曾经拥有充足的水，但现在却极度干燥。这一切都去哪儿了？一项新的分析将其归因于“解离重组”，它导致氢原子的损失速度是之前估计的两倍。

科幻小说作家曾经将他们的作品设定在金星的海洋中，他们想象金星坐落在无尽的云层之下。一旦宇宙飞船检查了我们的邻居，可怕的高温表明那里不会有液态水——但是所有的水蒸气都在哪里呢？科学家们一直在思考为什么金星是炎热和干燥的，而不是炎热和潮湿的，以及这对温度更适宜的行星可能意味着什么。

金星一开始的水量可能与地球相当相似。然而，它还剩下十万分之一，全部都在大气中，而不是像地球那样分布在冰、海洋和空气之间。

金星上的涡轮增压温室效应会使水沸腾，导致蒸汽逸出。然而，如果蒸汽损失是问题的全部，那么相当于 10-100 米（33-330 英尺）深的全球水层的水就应该被留下。

“打个比方，假设我把水瓶里的水倒掉了。仍然会留下一些水滴，”科罗拉多大学博尔德分校的迈克尔·查芬博士在一份声明中说。查芬所在的团队将 HCO+ 归咎于分子，他们已经确定 HCO+ 是导致火星失去大部分水分的罪魁祸首。

有证据支持金星曾经拥有与地球相当数量的水的信心。氘（含一个中子的氢同位素）比普通氢更不可能逃逸，氢与氘的比率揭示了曾经存在的量。

无论金星大气层中存在少量还是大量 H2O，其中一些 H2O 都会在高空与二氧化碳结合产生 HCO+。然而，高层大气也有大量的自由电子，它们与 HCO+ 重新结合，留下一氧化碳和氢原子。

作为最轻的元素，当没有更重的伙伴来锚定它时，氢很容易逃离小行星的引力。与氦不同，氢很容易与其他原子结合，因此在正常情况下它会留在家里。 HCO+ 为氢气在足够长的时间内自由逸出提供了垫脚石。查芬和合著者认为，在金星的例子中，逃逸的物质太多，以至于没有足够的剩余空间来制造水，而氧气必须与其他物质结合。

为了解释金星的干燥状态，研究小组认为其大气层中的 HCO+ 含量一定比之前预期的要多得多。

一旦所有的氢都消失了，HCO+就会消失，但作者认为我们还没有做到这一点。他们认为仍然有可能识别出少量的分子来证实他们的假设。 “这项工作的一个令人惊讶的结论是，HCO+ 实际上应该是金星大气中最丰富的离子之一，”查芬说。

将 HCO+ 纳入模型后，查芬和合著者发现预期的水量与我们今天看到的大致相符，而且氢/氘的比例也处于正确的范围内。

我们发送到金星的航天器均未检测到任何 HCO+。然而，研究小组认为这是因为他们携带的仪器不适合找到它。

即将到来的深层大气金星稀有气体、化学和成像调查（DAVINCI）不会改变这一点，但如果这种解释被认为是合理的，未来的任务可能会改变这一点。我们对金星的理解远不止于此。

研究合著者艾琳·坎吉博士说：“前往金星的任务并不多。” “但新计划的任务将利用数十年的集体经验和对金星的浓厚兴趣来探索行星大气、演化和宜居性的极端情况。 ”

“水对生命来说确实很重要，”坎吉补充道。 “我们需要了解宇宙中支持液态水的条件，这可能导致了金星今天非常干燥的状态。 ”

该研究发表在《自然》杂志上。