今回、国際研究チームは、この謎の物質がどのようなものであるべきかについて、新たな数値限界を設定しました。科学者らは、金星の観測と放射伝達モデリングを組み合わせて、宇宙船や望遠鏡が見えるものと一致させるために、金星の雲粒内の液体がどれだけ紫外線や青色光を吸収する必要があるかを計算した。

実験室で金星の雲を再想像する

での研究 宇宙生物学この問題を珍しい方法で検討した。主著者のイアン・スパーク博士は、もし液滴を分光計のキュベットに集めてバルク液体として研究できたら、金星の雲の物質はどのように見えるだろうかと尋ねた。

雲はその粒子を実際に構成する物質とは大きく異なる可能性があるため、この区別は重要です。

タバコの煙が身近な例です。煙はサブミクロンの粒子が光を非常に効率的に散乱させるため、白く​​見えることがあります。しかし、これらの粒子がフラスコ内に集まると、焦げたタバコの濃厚な懸濁液、つまりタール状のスラッジが形成されます。

金星の雲は、粒子サイズ分布がタバコの煙の分布と似ているため、同様の光学原理に従って動作する可能性があります。その結果、遠くから見ると淡黄色に見える雲に液体が含まれている可能性があり、焦点を合わせると驚くほど暗く見えることがあります。

「私たちのモデルは、この雲の物質をキュベットに集めて実験室の分光計に入れたらどうなるかを効果的に問うている」と、米国応用分子進化財団の筆頭著者イアン・スパーク氏は述べた。 「一般的な液体における光の吸収は、溶液中の光を求める物質の濃度に関係している可能性があるため、これは重要です。」

謎の物質が作る光の強さを測定する

この比較を可能にするために、研究者らは金星の観測結果と、光が雲滴や大気分子によってどのように繰り返し散乱や吸収されるかを追跡する放射伝達モデルを組み合わせた。

次に、彼らは天文測定値を、実験室の紫外可視分光法で一般的に使用されるもの、つまり雲滴の液体吸収係数に変換しました。

「主な理由は、金星の雲の粒子が太陽光を非常に効率的に散乱させるため、宇宙から観察される明るさと実験室で測定される液体の吸収量を直接比較することができないことです」と、このモデルで放射伝達研究を行った韓国基礎科学研究所（IBS）惑星大気グループのヨン・ジュ・リー博士は述べた。 「雲と大気粒子の散乱と吸収を考慮に入れることで、このモデルにより、液体の雲の液滴によってどの程度の光が吸収されるかを推定することができます。」

365 ～ 455 nm のモデル化された波長範囲全体で、必要な 10 進吸収係数は約 1.278 cm です。^-1 375nmで。

これは厳しい要件です。これは、未知の吸収体が光の吸収において非常に効率的であるか、液滴内に非常に高濃度で存在するか、または両方の条件を満たしている必要があることを意味します。

炭素ベースの分子でこれを説明できるでしょうか?

このような強力な吸収が可能な物質の 1 つの考えられるクラスは、吸収性の高い共役有機分子です。この文脈において、「有機」とは単に炭素を意味し、その物質が生命から生じたものであることを示すものではありません。

効果的なポルフィリノイド色素と同様の吸収能力を持つ分子の場合、必要な濃度は 1 リットルあたり約 10 グラムになります。

研究者らは、クロロフィル、ヘム、または特定の生物学的色素が金星の暗い紫外線特性の原因であるとは示唆していないことを強調している。むしろ、これらの化合物は光を非常に効率的に吸収する分子のよく知られた例であるため、有用な参照点となります。

金星の吸収スペクトルの形状は、別の重要な事実を追加します。

濃硫酸に入れた単純な有機化合物は反応して、黒く化学的に複雑な「タール状」混合物を形成することがあります。しかし、これらの化合物は可視スペクトル全体の光を吸収する傾向があり、茶色または黒色の外観を与えます。

この挙動は、吸収が 365 から 455 nm で急激に低下する金星の予測パターンと一致しません。

「観察された光吸収が共役有機物からのものである場合、比較的鋭い吸収プロファイルは、濃硫酸に溶解した有機物で通常見られる樹脂状の変換に似た化学的に定義された吸収体と一致します」とスパーク氏は述べた。

新たな制限により金星の謎はさらに難しくなる

未知の吸収体を即座に特定するのではなく、結果により、もっともらしい候補のリストが絞り込まれます。

「驚くべきことに、未知の吸収体に追加の制約を課すことで、謎をさらに興味深いものにした可能性があります」とポーランドのヴロツワフ科学技術大学のヤヌシュ・J・ペトコウスキー氏は語った。

無機質なコメントにも課題があります。

Paul B. 「このモデルは、提案されている吸収体に対して非常に厳しい制限を設定しています」と、英国ケンブリッジ大学のリマー氏は述べています。 「提案されている無機候補の多くは、必要な吸収に適合するために非常に高濃度で存在する必要があります。」

重要なのは、今回の発見は金星の雲の中に生命が存在することを示したものではなく、謎の吸収体が有機物であることを証明したものでもないということだ。

代わりに、調査では、有機か無機かにかかわらず、提出された各材料が満たさなければならない特定の定量的要件を指定します。これらには、光がどの程度効果的に光を吸収するか、光がどの程度集中する必要があるか、大気中のどこに広がるか、観測された雲の粒子サイズの範囲内に実際に存在できるかどうかなどが含まれます。

将来のミッションでは秘密が直接テストされる可能性があります

科学者は現在、これらの限界を室内実験でテストし、最終的には金星の大気中で直接測定された測定結果と比較することができます。

「金星へのモーニングスターミッション」構想は、金星の雲の化学を研究する技術を開発している。これらの取り組みには、複雑な有機分子の探索や、未知の吸収体の特定に役立つ測定が含まれます。

計画されている機器の 1 つである自己蛍光比濁計は、金星の雲粒子の蛍光を検査するように設計されており、有機分子と関連していると考えられます。金星へのロケット実験も計画されている。

遠隔観測を実験室化学や将来の探査機測定と結びつけることにより、この研究は金星の最も永続的な謎の1つを解決する新しい方法を提供します。