金星是全太阳系火山喷发最频繁的行星,但常年笼罩在它大气底层的黄褐色浓雾,跟火山毫无关系。
上世纪70年代,苏联金星号系列探测器和美国先驱者金星号先后闯入这颗星球的大气层。它们在传回首批金星图像的同时,也发现了一层悬浮在云层底部的神秘薄雾。
这层薄雾盘踞在浓厚的硫酸云下方,呈现黄褐色,被称为下层霾。几十年来,行星科学家曾推测这是地表剧烈喷发的火山灰,或者是狂风卷起的地表碎屑。
日本东北大学研究员狩生宏喜带领的团队,利用大气微物理模型揭开了真相。模拟结果显示,火山灰和地表扬起的尘土都造不出这层霾。哪怕把它们的供应量调得远高于实际,这些颗粒也没法以恰当的方式和大气里的硫结合。
这项发表在《自然·天文学》(Nature Astronomy)上的成果显示,制造这层弥天大雾的真正主料,来自天外飞来的流星。
流星在大气层中烧毁留下的宇宙尘埃,在金星上扮演了造云造霾的核心角色。
平时我们在地球上看到的白云,并不是水蒸气自己聚在一起变成的。空气里的水分太稀薄,很难凭空抱团,必须依附在微小的浮尘、盐粒或者烟尘表面,以它们为中心凝结成小水滴。这些充当核心的微粒叫凝结核。
金星的大气里几乎没有水,天上翻滚的是浓硫酸。
当太空碎石被金星引力捕获后,高速冲进稠密的大气层,在剧烈摩擦中燃烧碎裂,沿途留下一道由极细微尘构成的痕迹。这些悬浮在空中的宇宙尘埃,成了绝佳的凝结核。
模拟计算表明,几颗尘埃颗粒先在空中互相碰撞抱成团,周围的浓硫酸液滴随即包裹上来。
随着酸液不断附着,这些包裹着尘埃的液滴越来越大、越来越重,最终从主云层向下跌落,砸向灼热的底层大气。
金星云层下方的大气温度可超过100摄氏度。下落的液滴掉进这个大烤炉,外层的硫酸迅速被蒸发殆尽,重新化为气体上升。
失去外衣的尘埃颗粒无法蒸发,只能赤裸地悬浮在半空。日积月累,源源不断落下的流星灰烬在云层下方越积越厚,最终连成了那层遮蔽天空的黄褐色下层霾。模拟出的颗粒大小分布,也和当年探测器实测的一致。
这项研究在锁定浓雾来源的同时,还顺手解开了另一个困扰学界半个世纪的谜团。
金星大气中一直存在某种未知物质,在疯狂吸收紫外线。早期的苏联金星号和织女星号曾在大气中测出过铁元素,先驱者金星号大型探测器上的质谱仪则发现了硫酸铁化合物,但当时没人能解释这些金属来自何处。
流星恰好含有丰富的铁、镁和硅。研究团队发现,硫酸铁的性质和这层霾正好对得上,吸收紫外线的正是这些铁化合物。
这些尘埃还会往更高处走。狩生宏喜的研究团队发现,在距离金星地表40到50千米的高空,由于微观能量的限制,硫酸液滴很难直接附着在尘埃颗粒表面。金星大气中强烈的热对流,便把这些富含铁的尘埃一路托举到更高的云层。那里温度更低,它们终于能被硫酸液滴裹住,重新成为云的一部分。
微不足道的太空碎屑,在跨越虚空冲入大气之后,成了调控一整颗行星云雾走向的关键齿轮。同样的机制,或许也正在木星、土星以及太阳系外的遥远世界里悄然运转。
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图为广角视野右侧的黄褐色金星,图源:JAXA / ISAS / DARTS / DAMIA BOUIC
信源:Rayne, Elizabeth. "Venus' Mysterious Haze Is Actually Cosmic Dust." Ars Technica, 1 Oct. 2026
