在浩瀚的太阳系中，金星因其与地球的诸多相似之处而常被喻为地球的“孪生姐妹”。这颗邻近行星在体积、质量和岩石构成上均与地球相仿，然而其环境条件却与地球大相径庭。地球以蔚蓝的海洋和生机勃勃的湖泊著称，而金星则以其极端严酷的环境闻名，其表面温度可飙升至惊人的470℃，且大气干燥至极，远超地球上最为干旱的沙漠。
尽管金星现今以干燥炎热著称，但科学研究表明，这颗行星在数十亿年前也曾拥有丰沛的水资源，水量甚至可与现今的地球相提并论。然而，随着时间的推移，金星上的水分几乎消失殆尽，这一谜团长久以来困扰着科学家们。
科学家们曾提出多种理论来解释金星水分的流失，但这些理论均无法全面解释金星当前的干燥状态。近日，一项发表在《自然》杂志上的新研究揭示了金星水分流失之谜的新线索。研究团队由一群天文学家组成，他们发现了一种此前被忽视的大气化学反应，该反应能够产生足够的逃逸氢，从而填补金星水分损失理论值与观测值之间的鸿沟。
太阳系中的宜居带是一个围绕太阳的狭窄区域，位于此区域内的行星表面可能存在液态水。地球恰好位于宜居带内，而金星则因其过热的位置而处于宜居带之外。行星在宜居带上的位置取决于其从太阳获得的能量与辐射出去的能量之间的平衡。过去关于金星水分流失的理论大多与这种能量平衡有关。
在金星早期历史中，阳光将大气中的水分解为氢和氧。大气中的氢导致金星升温，进而引发流体动力逃逸过程，使氢以外向流的形式逃逸至太空。当大部分氢被移除后，流体动力逃逸停止，但金星上几乎所有的剩余氢也神秘消失。新研究表明，金星大气中的一个化学反应——HCO⁺离解复合，能够产生逃逸氢，继续移除金星上的水分。
HCO⁺离解复合的原理是在金星高层大气中，水与二氧化碳混合形成带正电的HCO⁺分子。这种分子与带负电荷的电子结合，生成中性的一氧化碳分子和一个氢原子。这个过程赋予氢原子足够的能量，使其能够超过金星的逃逸速度，进入太空。通过将HCO⁺离解复合纳入考量，科学家们发现金星上的氢逃逸量比之前计算的结果翻了一番，颠覆了对金星氢逃逸的传统理解。
为了研究金星上的HCO⁺离解复合，研究人员利用计算机建模和数据分析。该模型最初是为模拟火星大气化学而设计的。尽管火星与金星在许多方面截然不同，但它们的高层大气具有相似性，使得研究人员能够将模型扩展到金星。研究结果表明，HCO⁺离解复合在金星和火星的大气中均产生了大量逃逸的氢，这一发现与绕火星运行的MAVEN任务的观测结果相吻合。
尽管目前尚未有金星任务直接测量金星大气中的HCO⁺，但通过分析先驱者金星任务的测量结果并结合现有化学知识，研究人员证实HCO⁺应存在于金星大气中，且含量与模型预测相符。这一发现为理解金星水分流失提供了新的视角，表明水分流失是一个长期且复杂的过程，涉及多种机制的共同作用。
水的存在与消失对行星的宜居性具有深远影响。新研究不仅揭示了金星水分流失的一条新途径，还表明金星上的氢逃逸速度比之前认为的更快，意味着清除剩余水分所需的时间更短。如果金星早期确实存在过海洋，那么这些海洋在流体动力逃逸过程和HCO⁺离解复合过程开始导致水分损失之前，可能已经存在了更长的时间。这些发现有助于行星科学家更好地理解行星宜居性的演变过程，以及宜居行星如何转变为不宜居的世界。
