如今，一个国际研究团队对这种神秘物质必须具备的特性设定了新的数值界限。科学家们利用对金星的观测数据并结合辐射传输模型，估算了金星云滴内部的液体需要多大程度地吸收紫外线和蓝光，才能与航天器和望远镜观测到的结果相吻合。
在实验室中重新构想金星云层
这项发表在《天体生物学》（Astrobiology）上的研究以一种不同寻常的方式审视了这一问题。第一作者 Jan Spacek 博士提出疑问：如果能够设法将金星的云物质收集到光谱比色皿中，并作为体相液体进行研究，它看起来会是什么样子。
这一区别至关重要，因为云层的外观可能与其构成颗粒的实际材料截然不同。
香烟烟雾提供了一个常见的例子。烟雾看起来可能是白色的，因为其亚微米级颗粒能极有效地散射光线。但如果将这些颗粒收集在烧瓶内，它们会形成燃烧烟草的浓稠悬浮液——一种类似焦油的淤泥状物质。
金星的云层可能遵循类似的光学原理，因为其粒径分布与香烟烟雾相当。因此，从远处看呈淡黄色的云层，其包含的液体在浓缩后可能呈现出惊人的深色。
“我们的模型实际上是在问，如果我们能把云物质收集到比色皿中并放入实验室光谱仪，会发生什么，”美国应用分子进化基金会（Foundation for Applied Molecular Evolution）的第一作者 Jan Spacek 说，“这很重要，因为体相液体中的光吸收可能与溶液中吸光物质的浓度相关。”
测量神秘物质的光吸收强度
为了使这种比较成为可能，研究人员将金星观测数据与辐射传输模型相结合，该模型追踪光线如何被云滴和大气分子反复散射和吸收。
随后，他们将天文测量结果转换为实验室紫外-可见光谱学中常用的参数：构成云滴的液体的吸收系数。
“关键在于，金星的云颗粒散射阳光的效率极高，因此从太空观测到的亮度无法直接与实验室测量的体相液体吸收值进行比较，”韩国基础科学研究所（IBS）行星大气研究组的 Yeon Joo Lee 博士说道，她在研究中负责辐射传输模型的计算，“通过考虑云颗粒和大气的散射与吸收，该模型使我们能够估算云滴液体本身必须具有多强的光吸收能力。”
在 365-455 nm 的模拟波长范围内，所需的十进制吸收系数在 375 nm 处达到约 1,278 cm-1。
这是一个苛刻的要求。这意味着这种未知吸收体必须要么在吸光方面极其有效，要么在液滴内以极高的浓度存在，亦或是同时满足这两个条件。
碳基分子能解释这一切吗？
一类可能具备如此强吸收能力的物质是高吸光性共轭有机分子。在此语境下，“有机”仅指碳基，并不表明该物质源自生命。
对于吸收强度与高效卟啉类色素相似的分子，所需的浓度约为 10 克/升。
研究人员强调，他们并非认为叶绿素、血红素或任何特定的生物色素是造成金星暗紫外特征的原因。相反，这些化合物是有用的参考点，因为它们是人们熟知的具有极高吸光效率的分子的例子。
金星吸收光谱的形状提供了另一条重要线索。
置于浓硫酸中的简单有机化合物会发生反应，形成深色且化学成分复杂的“焦油状”混合物。但这些混合物通常在可见光谱范围内广泛吸收光线，使其呈现棕色或黑色。
这种行为不符合推断出的金星模式，金星的吸收在 365 nm 至 455 nm 之间急剧下降。
“如果观测到的光吸收是由共轭有机物引起的，那么相对尖锐的吸收轮廓表明这是一种化学性质明确的吸收体，它没有转化为我们通常在溶解于浓硫酸的有机物中观察到的那种焦油状混合物，”Spacek 说。
新约束让金星之谜更难解
研究结果并没有立即确定未知吸收体，反而使合理候选者的名单变得更加局限。
“矛盾的是，通过对未知吸收体施加额外的约束，我们可能让这个谜团变得更加引人入胜，”波兰弗罗茨瓦夫理工大学（Wroclaw University of Science and Technology）的 Janusz J. Petkowski 说。
无机解释也面临挑战。
“该模型对任何提议的吸收体都设定了苛刻的约束，”英国剑桥大学（University of Cambridge）的 Paul B. Rimmer 说，“许多提议的无机候选物需要以极高的浓度存在，才能满足所需的吸收要求。”
重要的是，这些发现并未证明金星云层中存在生命，也没有证实那种神秘吸收体是有机的。
相反，这项研究界定了任何提议材料——无论是有机还是无机——必须满足的具体定量要求。这些要求包括其吸光效率、必须达到的浓度、在大气中的分布位置，以及它是否能在观测到的云颗粒粒径范围内真实存在。
未来的任务或可直接验证这一谜团
科学家现在可以在实验室实验中验证这些约束条件，并最终将其与金星大气内部直接进行的测量结果进行比较。
“启明星金星任务”（Morning Star Missions to Venus）计划正在开发研究金星云层化学性质的原位技术。这些工作包括搜寻复杂的有机分子以及有助于识别未知吸收体的测量。
一种计划搭载的仪器——自动荧光浊度计（Autofluorescence Nephelometer），旨在检测金星云颗粒的荧光，这种荧光预计与有机分子有关。该仪器计划搭载于 Rocket Lab 的金星任务中。
通过将远距离观测与实验室化学及未来的航天器测量联系起来，这项研究为解开金星最古老的谜团之一开辟了新途径。