通过欧洲航天局(ESA)的金星快车(Venus Express)探测器上的太阳掩星红外(SOIR)仪器，研究人员意外地发现了金星中层大气中两种水分子变体H2O和HDO的丰度及其HDO/H2O比率的显著上升。

这一发现对我们理解金星的水历史提出了挑战，并暗示其曾经可能适合生命的存在。

如今的金星是一个极为干燥且恶劣的星球，表面压力接近地球的100倍，温度高达460摄氏度。其大气层被厚重的硫酸云和水滴覆盖，极为干燥。大部分水分被隐藏在这些云层之下。然而，金星可能曾拥有与地球相似的水量。

日本东北大学的研究者Hiroki Karyu指出：“金星的大小与地球相似，常被称为地球的双胞胎。尽管两者有相似之处，但其演化过程却截然不同。”金星的表面条件极端，与地球形成鲜明对比。

研究水的丰度及其氘化形式HDO揭示了金星水的历史。普遍认为，金星和地球最初的HDO/H2O比率相似。然而，在金星整体大气中（低于70公里）观察到的比率是该数字的120倍，显示出氘的富集程度显著。

这种富集主要源于太阳辐射对上层大气中水同位素的破坏，产生氢(H)和氘(D)原子。由于氢原子质量较轻，更易逃逸至太空，导致HDO/H2O比率逐渐上升。

为了确定有多少氢逃逸到太空中，测量水同位素的高度至关重要，这一过程发生在云层之上，高度超过70公里。

这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上，发现了两个令人惊讶的结果：在海拔70至110公里之间，H2O和HDO的浓度增加，HDO/H2O的比率显著上升，达到地球海洋的1500多倍。

解释这些发现的机制之一是水合硫酸(H2SO4)气溶胶的行为。这些气溶胶在云层上方形成，温度低于硫化水的露点，导致富氘气溶胶的生成。

这些颗粒上升到更高的高度，温度升高使其蒸发，释放出比H2O更多的HDO。随后，蒸汽被向下输送，重新开始循环。

这项研究强调了两个关键点：首先，海拔变化对D和H储层的定位至关重要；其次，HDO/H2O比率的增加最终会导致氘的释放，影响D/H比的长期演变。这些发现鼓励将相关过程纳入模型，以准确预测D/H的演化。

了解金星的宜居性演变及水的历史将帮助我们识别使行星适宜居住的因素，从而避免地球重蹈金星的覆辙。