金星肉眼看上去是淡黄色的,听起来挺宜人,直到你意识到在紫外光下,这颗行星的上层硫酸云中布满了横扫而过的暗色和亮色条纹。科学家们盯着这些图案已经大约一个世纪了,而在这漫长的时间里,他们始终没搞清楚造成这些图案的物质究竟是什么。它的官方名称是"未知吸收体",这在科学上相当于给一个箱子贴上"杂物"的标签。

如今,一个国际研究团队做了一件几乎滑稽地科学的事情:他们精确计算了这种神秘物质到底得有多强的吸收能力——如果你能设法把金星的云舀进实验室比色皿里,然后放进光谱仪跑一遍的话。这项发表在《天体生物学》上的研究由美国应用分子进化基金会的扬·斯帕切克博士领导,他本质上是在问:金星的云滴如果作为体相液体而非云来看,会是什么样子。

这个区别很重要,因为云的外观可能和构成它的物质完全不同。香烟烟雾就是个现成的例子:它看起来是白色的,因为其亚微米颗粒散射光的效率极高,但把同样的颗粒收集到一个烧瓶里,你得到的是燃烧烟草的浓稠悬浮液,也就是焦油状的污泥。金星的云可能遵循同样的光学原理,因为它们的粒径分布与香烟烟雾相当。因此,远看呈淡黄色的云,其浓缩后的液体可能出人意料地暗。

"我们的模型实际上是在问,如果我们能把那些云物质收集到比色皿中,放进实验室光谱仪里,会发生什么,"斯帕切克说。"这很重要,因为体相液体中的光吸收可能与溶液中吸光物质的浓度相关。"

为了进行这种比较,研究人员将金星的观测数据与一个辐射传输模型相结合,该模型追踪光如何被云滴和大气分子反复散射和吸收,然后将天文测量结果转换为构成云滴的液体的吸收系数。韩国基础科学研究所(IBS)行星大气组的李妍珠博士完成了这些辐射传输计算。"关键在于,金星的云粒子散射阳光的效率非常高,因此从太空观测到的亮度不能直接与实验室测量的体相液体吸收进行比较,"李说。"通过考虑云粒子和大气的散射与吸收,该模型使我们能够估算云滴液体本身必须有多强的吸光能力。"

在模拟的365至455纳米波长范围内,所需的十进制吸收系数在375纳米处达到约1,278 cm-1。这是一个苛刻的要求,意味着未知吸收体要么吸光效率极高,要么在液滴内浓度极高,要么两者兼有。

能够实现如此强吸收的一类可能物质是强吸收的共轭有机分子,这里的"有机"仅仅意味着含碳,并不意味着该物质来自生命。对于吸收强度与高效卟啉类色素相似的分子,所需浓度大约为每升10克。研究人员强调,他们并不是在暗示叶绿素、血红素或任何特定的生物色素是罪魁祸首;这些化合物只是作为高效吸光分子的熟悉参照物。

金星吸收光谱的形状提供了另一条线索。浓硫酸中的简单有机化合物可以反应形成深色、化学上复杂的焦油状混合物,但这些通常在整个可见光谱范围内广泛吸收,呈现棕色或黑色。这与金星不符,金星的吸收在365至455纳米之间急剧下降。"我