アンモニアの生成により、金星の雲が居住可能になり、観測された雲レベルの化学的異常

金星の雲の色は清らかに白い。だが、嵐のように荒れ狂い、その中では硫酸、アンモニアも作られている。二酸化硫黄から硫酸に化学変化する過程で水を使うため金星大気と表面は乾燥する。以下、機械翻訳。
アンモニアの生成により、金星の雲が居住可能になり、観測された雲レベルの化学的異常について説明します。

概要
金星の大気は神秘的であり、多くの優れた化学的難問があります。これらは
含まれるもの：雲の層に約10 ppmのO2が予期せず存在する。の未知の構成
下層雲層の大きな粒子;測定された垂直存在量プロファイルを説明するのは難しい
SO2およびH2Oの。主に雲の中の化学の新しい仮説を提案します
上記のすべての異常に対処します。主要成分であるアンモニア（NH3）を含みます
ベネラ8号とパイオニアヴィーナス探査機の両方で暫定的に検出されました。 NH3はいくつかの
硫酸雲滴、酸を効果的に中和し、溶解したSO2を次のようにトラップします
亜硫酸アンモニウム塩。雲の中のSO2のこのトラップと、下のSO2の放出
液滴がより高い温度に落ち着くにつれて雲は、垂直方向のSO2の存在量を説明します
異常。 NH3の存在の結果は、いくつかの金星の雲の液滴は、地球の好酸性環境に一致するpH〜1の半固体のアンモニウム塩スラリーでなければならないということです。
濃硫酸より。 NH3の発生源は不明ですが、生物学的物質が関与している可能性があります
製造;もしそうなら、最もエネルギー効率の良いNH3生成反応もO2を生成し、説明します
クラウドレイヤーでのO2の検出。したがって、私たちのモデルは、雲がより多いことを予測しています
以前考えられていたよりも居住可能であり、居住している可能性があります。以前の大気モデルとは異なり、私たちのモデルは
データと一致させるために強制的な化学的制約を必要としません。既存の仮説に基づく仮説
観測は、新しい金星の現場測定によってテストすることができます。

重要な声明
この研究は、大気雲の化学についての変換仮説を提供します
数十年にわたる大気の異常を調整しながら、金星の層。 私たちのモデルはそれを予測します
雲は完全に硫酸でできているわけではありませんが、部分的にアンモニウム塩スラリーでできています。
これは、雲の液滴でのアンモニアの生物学的生成の結果である可能性があります。 その結果、
雲は、生命を宿すいくつかの極端な地上環境ほど酸性ではありません。 人生は
金星で独自の環境を作っています。 ガスの存在量に関するモデルの予測
金星の大気は、以前のどのモデルよりも観測と一致しており、簡単にテストできます。

本文
序章
金星は、地球と同じ質量と大きさであるため、地球の姉妹惑星と呼ばれることがよくあります。まだ支払うべき
巨大なCO2大気による温室効果の一部として、金星の表面温度は
700 Kを超える—あらゆる種類の生命には暑すぎる。したがって、金星の表面は完全です
地球の温帯表面と豊かな表面生物圏とは対照的です。それにもかかわらず、科学者は
金星を居住可能な世界として半世紀以上（1–7）推測してきました。そのような憶測
は、地上48〜60kmの地球のような温度と気圧に基づいています。
表面（8、9）。
金星は、温帯を含む深さ約20kmの雲の層に永久に覆われています
48〜60kmの大気層。一般的なコンセンサスは、金星の雲が作られているということです
濃硫酸の液滴から。この結論は、小さな存在から推測されます
大気中の硫酸蒸気の量（10、11）と雲滴の屈折率
（12、13）。雲はしばしば「温帯」または「クレメント」と表現されますが、そのような声明は
居住性に関しては誤解を招く恐れがあります。雲の粒子が実際に濃縮されている場合
硫酸の場合、地球上の生命と化学的に類似した生命がどのように生き残ることができるかを想像するのは困難です（7、
14）。具体的には、硫酸の攻撃的な化学的性質と非常に低い
大気中の水分含有量（14、15）は桁違いに酸性で、50〜100倍乾燥しています
地球上のどの人が住んでいる極限環境よりも。
金星の大気異常の概要
50年以上にわたる遠隔および局所観測にもかかわらず、金星の大気には多くの
モデルの適合性が低いか、説明がないままの長引く異常（16、17）。
大気のそのような長年の神秘的な特徴の1つは、
現在の大気化学モデルは、水蒸気とSO2の存在量プロファイルです。
雲の層の上。 （17–19）。
観測によると、H2Oは大気全体に持続し、SO2はppmで観測されます。
雲の下の存在量と雲の上のppb存在量。それでも、期待は非常に
違う。金星の大気中のSO2とH2Oの主な発生源は、火山活動です。として
ガスは火山から放出され、大気全体に垂直に均一に混合されます。
大気中の非常に高い高度、約70 kmでは、SO2とH2Oはによって効率的に破壊されます。
紫外線。ただし、観測されたSO2およびH2Oの存在量プロファイルは均一から外れています
分布、特にSO2は雲​​の層で著しい枯渇を示し、H2Oが存在する
雲の層の上。
以前のコンセンサスモデルは、SO2が光化学的に存在することを示唆することによってSO2プロファイルを説明しました
SO3に酸化され、次に水と反応して雲の中で硫酸を形成します。
CO2 +hν➞CO+ O
SO2 + O +M➞SO3+ M
SO3 +2H2O➞H2SO4+ H2O
SO2 + H2O +CO2➞H2SO4+ CO
ただし、H2Oの5倍のSO2があるため、この化学作用により、すべての水が除去されます。
雲の層、さらに反応して水が上に到達して蓄積するのを防ぎます
雲も同様ですが、SO2を20％しか削減していませんが、観測された99.9％ではありません（20）。以前のモデルは、観測値に一致する数値修正を提供し、SO2を任意に除去するか、人為的に維持します
水量定数（21、22）。
もう1つの謎は、O2の既知のプロセスがないため、雲の中にO2が存在することです（23、24）。
雲の層での形成（以下でさらに説明します）。最後に、SO2、O2、およびH2Oの異常、
他の微量の大気ガスの存在量と一緒になって、雲の中で化学的不均衡を形成します
金星の（25–27）。
より暫定的ですが興味深い異常は、雲の層の中と下のNH3の検出です。
NH3は、Venera 8化学プローブ（28）と再分析されたPioneerの両方で暫定的に検出されました。
金星（パイオニア13）データ（27）。パイオニアヴィーナスデータの再分析は、追加のN種を示しました
（NOx）、雲の層のさらなる化学的不均衡を示唆している。雲の粒子
それ自体にも多くの未知数が含まれています。下層雲で優勢な最大の粒子
デッキ（モード3粒子（29）と呼ばれる）は、かなりの固体成分を持っている可能性があり、
液体の濃硫酸だけで作ることはできません（30）。
「不明なUV」など、この作業に直接関連しないいくつかの追加の異常
吸収剤（31）とメタン（32）またはホスフィン（33、34）の存在の可能性はすべて
雲の中の生命のしるしとして提案されました。


図1.金星の大気中のアンモニアサイクル。詳細については、SIセクション10を参照してください。 （I）NH3は
代謝的に活性なものによって大気中のN2とH2O（表1）から雲の中で局所的に生成される
雲のしずく（白い円）に生息する微生物（黒い点）。 （II）でのNH3の生成
液滴は、トラップすることにより、液滴のpHを-1から1（ハメットの酸度スケールの-11から）に上げます。
亜硫酸水素アンモニウム（NH4HSO3）としての液滴中のSO2およびH2O。亜硫酸塩の生産
液滴中の塩は、大きな半固体（したがって非球形）モード3の形成につながります
粒子（白い十角形）。 （III）モード3粒子は、亜硫酸アンモニウムが存在する雲の外に沈殿します。
硫酸アンモニウムと硫化アンモニウムに不均化;後者はH2Sに分解し、
NH3は、さまざまな製品に対して光化学反応を起こします。 （V）不均化
ガス放出はモード3粒子をより小さなヘイズ粒子と微生物に分解します
胞子（黒い楕円）、その一部は雲の層（V）に戻ります。 （VI）硫酸アンモニウム
粒子は雲の甲板の下にさらに落下し、そこで硫酸アンモニウムが分解してSO3、NH3、
H2O。 （VII）この段階で放出された胞子は生存不能（灰色の楕円形）である可能性がありますが、生き残った胞子も生存可能である可能性があります
最終的には雲に戻されます。


図2.雲の粒子の予測されたpHプロファイル。 青い影付きの領域は、高度を示しています。
48〜62kmのところに雲があります。 プロットは雲頂の上下に広がっていることに注意してください
おそらく、高度まで伸びる雲の粒子の集団があるからです。
硫酸は昇華し、硫酸エアロゾルが蒸発する中間圏まで上昇します
80-100kmでの異常なSO2反転を説明するかもしれません。 私たちのモデルは、
中間圏粒子の組成。これは純粋な硫酸で構成されている可能性があります。


図3.主要な分子種の金星大気存在量プロファイル。 x軸はガスです
混合比と呼ばれる体積分率。 y軸は、地表からの高度（km）です。台詞
私たちのモデルからのガス混合比です：NH3化学（実線）; NH3化学なし
（点線;（20）のモデル）; NH3は使用していませんが、クラウド内のSO2の除去率は任意です。
データに合うように調整されたレイヤー（破線;（20、34）のモデル）。色付きの円は
（20）からの照合されたリモートおよびinsituデータ（エラーバーは表示されていません）の代表的なサブセット（それら
表4）および（33）（それらの補足表3）。重要なのは、ベースラインモデルがNH3またはNH3を予測しないことです。
1ppbレベルを超えるH2S。 NH3化学のモデルでは、H2O、SO2、O2、およびH2Sが大きく異なります。
NH3化学のないモデルよりもいくつかの高度での値、および一致を改善します
観測データ。主なポイントは、NH3とSO2を含まないモデルが任意であるということです。
除去率（点線）は雲層データにほとんど適合しませんが、NH3を使用したモデル（
任意の制約;実線）は、データによりよく適合します。表面の境界条件
光化学モデルの存在量は、SIの表S6にリストされています。


図4.3つの分子種の金星大気存在量プロファイル。 x軸はガスです
混合比と呼ばれる体積分率。 y軸は、地表からの高度（km）です。台詞
私たちのモデルからのガス混合比です：NH3化学（実線）; NH3化学なし
（点線;（32）のモデル）; NH3は使用していませんが、クラウド内のSO2の除去率は任意です。
データに合うように調整されたレイヤー（破線;（20、34）のモデル）。エラーバーのある灰色の点はデータです
（20）にまとめられた観察から。左：O2。 NH3化学を使用したモデルは、両方を改善します
上層大気中のO2の存在と過剰の長年の問題と
クラウドレイヤーにO2が存在します。中央：H2O。 NH3ケミストリーを備えたモデルは
雲層（> 80 km）の上の水蒸気の存在。右：SO2。 NH3を使用したモデル
化学（実線）およびNH3化学なし、ただしSO2に任意の制約がある（破線）
どちらも、上部（> 85 km）を除いて、大気全体の観測値に適合します。鍵
NH3がなく、SO2の任意の除去率がないモデル（点線）はクラウドレイヤーデータにほとんど適合しませんが、NH3があるモデル（任意の制約なし、実線）は
データははるかに優れています。