来源：NASA/Johns Hopkins APL/Carnegie Institution of Washington
哲学家尼古拉斯·雷舍尔(Nicholas Rescher)曾经写过:“科学发现往往不是由精心设计的调查计划得来的，而是完全靠运气。”
对于马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)的一组研究人员来说，这种说法是再正确不过了。
一场一开始只是为了确保NASA信使号(MESSENGER)飞船仪器在正常工作的演习，后来演变成一场历时10年的冒险，结果得到了一个与任务目标水星无关的偶然发现。
这个偶然发现关于金星和它的大气层。
研究小组在4月20日的《自然天文学》杂志上报告说，“信使号”偶然收集到的数据显示，在离金星表面约30英里的高度，大气中的氮浓度突然上升，这表明金星的大气并不像预期那样是均匀混合的。这一发现颠覆了几十年来人们对金星大气的理解。
这个故事开始于2007年6月，当时，信使号第二次飞越金星，然后转向水星。任务仪器小组利用这个机会测试了他们的设备，并对金星收集了数据。大约在六个月之后，信使号终于飞到水星，开始了任务的重头戏。
小组成员之一是APL的核物理学家David Lawrence。他是信使号中子谱仪的仪器科学家。中子谱仪用于探测宇宙射线与行星大气或表面的分子碰撞后释放到太空中的中子，仪器的目标是发现中子的迹象，这些中子来自水分子中的氢原子，人们怀疑(后来也证实)这些水分子冻结在水星两极的陨石坑阴影中。
然而，在金星上空的时候，Lawrence想收集一些数据来验证仪器是否在正常工作。初步的检查表明仪器正在有效运作，并且数据也已经上交。
在2010年，Lawrence与APL的另一位核物理学家(Patrick Peplowski再次回顾了这些测量数据。虽然人类在过去50年向金星发射了许多机器人任务，包括13个大气探测器和多个着陆器，但我们对金星大气氮浓度的认识仍然存在许多不确定性，特别是在离地表30至60英里的地方。
这让Peplowski和Lawrence感到困惑，因为在金星的大气中，氮是数量仅次于二氧化碳的第二大悬浮分子。
Lawrence说：“这种不确定性并不一定只存在于信使号的仪器当中——它可能存在于整个星球上。”
Lawrence曾在1962年的一篇论文中提到，中子测谱术可以帮助确定金星大气中的氮浓度。氮相当擅长清除松散的中子，不像碳和氧，它们清除中子的能力是最差的。所以在金星上，仪器探测到的中子数应该取决于大气中氮的含量。
而信使号正好收集了这些信息。
他们进行了一次计算机模拟，将这颗行星60英里厚的大气层分成几个带，在这个带里，他们可以控制氮的浓度，并真实地模拟有多少中子会流到上面宇宙飞船所处的地方。
当他们将模型的模拟数据与MESSENGER的数据进行比较时，他们发现最匹配的结果是当大气中的氮占大气体积5%的时候，大约是更低层大气中氮含量的1.5倍。而且所有的中子都来自地表以上大约35到60英里的区域——也就是有着最大不确定性的地方。
“这真是太幸运了，”Peplowski 说。
为什么氮在高海拔地区增加还不清楚。但Peplowski说，他们的发现引起了不少人的惊讶，只不过让他们惊讶的并不是这个结论。
Peplowski说:“许多科学家似乎很惊讶，觉得这竟然是一件值得研究的事情。金星高层大气的氮浓度高于低层大气的氮浓度这个观点并不在人们的思考范围之内。”
后来，他们在试图获得资金完成这项研究，但在此之前就陷入了僵局。这个项目被拒绝了三次，因为人们认为这项研究是一个死胡同。但幸运的是，APL的科学家杰克·威尔逊(Jack Wilson)当时为一个不相关的项目分析了相同的信使号数据，给他们提供了需要的数据，增加了他们对研究结果的信心，并将研究推向了终点。
该团队在2016年的一次会议上提交了初步结果，俄罗斯联邦航天局(Russian Federal Space Agency)在Venera-D任务(将对金星大气和表面进行研究)中引用了他们的研究成果。目前，NASA发现项目的两项待定任务计划DAVINCI+和VERITAS也致力于更详细地研究金星的大气，这两项计划都包括了APL的科学家。
Peplowski和Lawrence说，这个新研究结果强调了研究人员在得出关于大气数据的结论时需要特别谨慎，尤其是在我们对系外行星大气的兴趣日益增长的情况下。
Peplowski说:“金星是我们的邻居，而我们目前仍然在了解关于金星和金星大气的基础知识，但科学家们已经能够自信地谈论数百或数千光年之外的系外行星大气层了，这一点值得质疑。”
得出严谨而令人信服的结论需要大量的数据，但是获得这些数据有时可能也需要一点运气。
编译/前瞻经济学人APP资讯组
原文：
https://phys.org/news/2020-04-lucky-messenger-upends-long-held-idea.html