金星一直笼罩在一层神秘的面纱之下。早在20世纪70年代，金星号和先驱者号探测器就发现了金星大气层底部存在一层黄色的“低层薄雾”。这些探测器是最早成功将金星图像传回地球的航天器之一，但它们所拍到的薄雾却在随后的数十年里一直未能得到解释。如今，这个困扰科学界已久的谜题终于被揭开。
此前没人知道，这层薄雾其实是陨石颗粒的聚集物。“流星”在大气层中燃烧殆尽时会留下宇宙尘埃颗粒，这些颗粒与硫酸发生反应后便形成了薄雾。日本仙台市东北大学的行星科学家Hiroki Karyu及其研究团队，利用微物理模型最终弄清了薄雾的形成机制。这类模型涉及微物理学，即在地球和其他天体上形成云层与降水的微观尺度过程。
“持续不断的宇宙尘埃输入，足以维持这层低层薄雾，其颗粒大小分布与探测器实测数据相符，”Karyu在发表于《自然·天文学》的研究中表示，“这些源自宇宙的薄雾颗粒是高效的凝结核，即便远离最初的尘埃来源，也能促进主云层中云的形成。”
薄雾之谜与困惑
此前有推测认为，这层薄雾是由火山灰形成的。金星是太阳系中火山活动最活跃的行星，早在20世纪90年代初，麦哲伦号探测器就首次观测到了金星的火山活动迹象。近期研究发现，这颗行星的火山活动比此前认为的更为活跃，但研究人员发现，金星火山喷发出的火山灰并不是薄雾颗粒的来源。
地表尘埃也被排除在外。Karyu发现，即便金星上的火山尘埃或地表尘埃输入量远大于实际情况，这些颗粒也无法以正确的方式与大气中的硫发生反应从而形成薄雾。
金星薄雾的形成过程并非简单的尘埃堆积，而是一个与地球云层形成方式类似的过程。地球上的云是通过凝结核形成的，凝结核是漂浮在大气中的微小气溶胶颗粒，范围包括灰尘、烟灰、火山灰甚至海盐。液态水也可以围绕冰晶凝结。通常情况下，水分子在空气中过于稀疏，难以自行结合，但它们会附着在这些吸湿性颗粒的表面，形成云滴的核心。这些云滴随后不断聚集，最终形成云层。
Karyu及其团队利用微物理模拟展示了宇宙尘埃是如何形成低层薄雾的。当太空岩石被金星引力捕获后，会高速穿过大气层，与气体颗粒摩擦碰撞。陨石下落得越快、越深入，受到的摩擦就越大，这会导致其燃烧殆尽，并在身后留下一串颗粒物。就像地球上水分子围绕尘埃凝结一样，硫酸液滴也会在悬浮于金星大气中的陨石颗粒表面凝结。
厚重的云层与重金属
研究人员发现，陨石颗粒会增加金星的云层生成量，因为它们提供了更多凝结机会。但令人意外的是，颗粒数量增多并不意味着云滴数量也会增多。相反，多个颗粒会先聚集在一起形成更大的团块，然后硫酸才会在其周围凝结。这些凝结物形成的云团会不断增重，最终下沉至灼热的低层大气，在那里，硫酸会在高达100摄氏度（212华氏度）的温度下蒸发。
蒸发后留下的裸露颗粒便形成了薄雾。
弄清金星低层薄雾的成因，还意外解开了另一个谜团。此前，科学家一直不清楚金星大气中究竟是什么物质在吸收紫外线。
陨石通常含有镁、硅、铁等金属，此前曾有人推测铁化合物可能是紫外线吸收体。陨石中所含的镁和硅对紫外线的吸收能力很差，但铁的可能性更大：金星号和织女星号探测器都曾探测到大气中存在铁元素，而先驱者号金星大型探测器搭载的质谱仪也发现了硫酸铁这种化合物，但这些发现在数十年间都未能得到解释。
当研究人员发现硫酸铁的特性与薄雾特性相符时，长期以来关于铁化合物是神秘吸收体的猜测终于得到了证实。
研究还发现，在某一特定高度（距地表40至50公里，约合25至31英里）的薄雾颗粒无法发生凝结，因为这些颗粒的高能量会形成一道屏障，阻止硫酸液滴附着在其表面（这被称为成核屏障）。具有强成核屏障的颗粒，会随着对流过程中上升的热空气被带到上层云层，并在那里冷却到足以被硫酸颗粒吸收的程度。此前的观测结果已暗示了这一过程，而Karyu团队如今提供了更有力的证据。
这一发现对其他行星也具有重要意义。气态巨行星的上层薄雾已被反复研究，但主云层之下的微物理过程仍是一个谜团。金星的研究或许已经揭示了薄雾形成的部分奥秘。在木星这样的行星上，像陨石颗粒这样无法蒸发的物质，或许会沉积在云层外层。未来的研究有望进一步揭示，宇宙尘埃是如何促进木星、土星和海王星等行星云层与薄雾形成的。
“与金星类似，观测外行星大气中的金属层，将有助于确定这些金属在大气中的沉积速率，进而推算出相应的薄雾丰度，”Karyu表示，“这些发现确立了宇宙尘埃作为行星气候关键组成部分的地位，这一作用对系外行星而言很可能同样重要。”
《自然·天文学》，2026年。DOI: 10.1038/s41550-026-02843-4
Q&A
Q1：金星的神秘薄雾是什么形成的？
A：金星低层大气中的黄色薄雾是由宇宙尘埃形成的。流星在金星大气中燃烧后留下陨石颗粒，硫酸与这些颗粒发生反应后便形成了薄雾，这一机制由东北大学研究团队通过微物理模型揭示。
Q2：金星薄雾是不是由火山灰形成的？
A：不是。此前科学家曾推测薄雾来自金星的火山灰或地表尘埃，但研究发现，即便大幅增加火山灰或地表尘埃的输入量，这些颗粒也无法以正确方式与大气中的硫发生反应形成薄雾，因此这一猜测被排除。
Q3：这项发现对研究其他行星有什么帮助？
A：金星的研究有助于理解气态巨行星（如木星、土星、海王星）主云层之下的微物理过程。科学家认为宇宙尘埃可能同样促进了这些行星的云层与薄雾形成，这一机制对系外行星研究也具有重要参考价值。
