金星的大气环流之间——活性氧

高活性氧不应该对未来的金星探索任务构成任何威胁

金星南半球的图片展示了晨昏线-短暂存在的分隔白天（图左侧）和夜晚（图右侧）的区域（图片来源：航天局）

现如今，地球的姊妹星金星的环境几乎是人们想象中的地狱。这个琥珀般的世界表面温度高达450摄氏度（842华氏度），而大气构成中二氧化碳量高达96%。然而，曾几何时，金星与我们的温暖家园地球更为相似。

直到温室气体开始逃逸（可能由火山活动触发），让火星不幸成为了如今的恶邻居。然而，在一项新研究中，宇航员声称他们在金星明暗两半球的大气中直接探测到了原子氧的存在，这使我们对金星大气演变的了解更上层楼。

原子氧是分子氧（正是我们所呼吸的并称之为氧气的东西）的高活性化学近亲。分子氧（或O2）由一对氧原子构成，而原子氧与之不同，它由一些独立的氧原子构成。

简单来说，这些独立的氧原子就一直准备着与其他原子和分子配对。这就是原子氧具有高活性的原因——配对能够使单个氧原子更稳定，故这些单态氧就会主动反应。同时这也是分子氧不那么活跃的原因，其氧原子都结伴而行。

探测原子氧

由德国航空航天中心主任-亨氏-威廉 胡尔贝斯（Heinz-Wilhelm Hübers）领导的天文学家团队使用机载天文台——平流层红外天文台（SOFIA）来收集金星大气层的数据。

“我们能够规划一条飞行路线，使我们得以观察金星（位于低海拔地区），为期3天，每天20分钟。胡尔贝斯告诉太空网（space.com）

机载SOFIA是太赫兹外差光谱仪，用于这次观测。胡尔贝斯解释说，这种特殊的光谱仪对原子氧的4.74太赫兹频率和63.2微米的波长尤为敏感。

金星的大气层有两股强力的环流。其中较低的环流位于海拔70公里（43.5英里）以下，相当于地球上飓风风力的风吹向金星的自转的反方向。较高的环流位于海拔120公里（74.6英里）之上，风向与行星自传方向一致。

“在这两股方向相反的大气环流之间，有一层原子氧。”胡尔贝斯说到。

科学家们认为，这层原子氧产生于来自太阳的红外线辐射，辐射将金星大气中的二氧化碳和一氧化碳分解成为氧原子和其他分子。在这个名为光解的过程中，高能中子冲撞碳分子，从而使这些分子撕裂开来。

由于原子氧主要集中在两环流间约100公里（62英里）处，这些环流可能在促进形成金星周围的物质中发挥作用。然而，胡尔贝斯表示，就其团队目前的测算结果无法完全量化这一点。

尽管如此，胡尔贝斯的确提到他们在金星的暗面观察到原子氧的局部增强，接近分隔昼夜的线，名为“晨昏线”。这种增强有可能由晨昏线上的风造成的。

我们应该担心未来的金星任务吗？

虽然在金星大气中检测到原子氧，但值得注意的是，其浓度远低于地球大气中的原子氧浓度。地球大气中存在的原子氧几乎为金星中的十倍。事实上，地球大气中较高的原子氧浓度被视为是一种威胁——正是这些粒子导致近地轨道的卫星（包括国际空间站）腐蚀。

因此，金星上高活性氧的存在不应对未来我们发射到其上的卫星造成太大的腐蚀威胁。

胡尔贝斯说“此外，测量金星大气中的原子氧分布的维度十分有趣，这能让我们更好地了解大气物理和大气化学，并与地球做对比。”

原子氧，晨昏之间

对研究人员来说，同时收集金星明暗两半球的数据至关重要，主要因为金星的自转非常缓慢——金星上的一天等于243个地球日，即地球上5,832个小时。

胡尔贝斯说，对这种极慢的自转速度最有可能的解释是，在金星生命周期的早期阶段，即这个星球还是液态、融化着的球体时，太阳的引力吸引着金星的潮汐。由于这种熔融结构，金星的自转力可能受其潮汐影响，因此，科学家们认为是潮汐导致了现如今的自转速度。

最后，研究结果描绘了一副与地球与众不同的金星大气图，并强调曾经的细微不同如何经年累积，最终导致大不相同的未来。

BY:Conor Feehly

FY:人间工作区

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来源: 天文在线