MESSENGER 测得的 N2 浓度揭示金星大气中化学各异的区域

金星的一个决定性特征是其厚重的、以 CO2 为主的大气层。尽管经历了超过五十年的机器人探索，包括十三次成功的大气探测与着陆任务，我们对大气中第二丰富的化合物 N2 的认知仍高度不确定（von Zahn 等，1983）。我们报道了在 60 至 100 km 高度范围内对金星大气氮含量的首次测量。我们的结果为 5.0 ± 0.4 v% N2，显著高于低层大气（<50 km 高度）所报道的 3.5 v% N2 值。我们得出结论：金星大气包含两个不同的化学区域，这与基于湍流混合（如 Oyama 等，1980）预期其在这些高度应均匀的观点形成尖锐对比。较低质量组分在高层大气中更为富集，表明 50 km 高度以上大气的化学剖面反映了 CO2 与 N2 的质量分馏。地球也存在混合均匀与质量分馏物质之间的类似边界，但其位于显著更高的约 100 km 高度处。金星高层与低层大气不处于化学平衡，这增加了利用遥感测量推断低层大气与表面性质的难度，这一教训同样适用于日益发展的系外行星天文学领域。金星高层大气中 SO2 浓度的周期性增加曾被引为表面存在活跃火山喷发的证据（Esposito 等，1984），但其可能反而归因于周期性将 SO2 从低层大气注入高层大气的大气过程。