金星：我太難了！神秘「吸收器」驅動著金星的反照率和氣候

2020-10-18 博科園

作為我們太陽系中的行星，金星是八大行星之一，也是除太陽和月球外，金星是天空中能看到最亮的星星。雖然金星的大小與地球差不多，但金星是一顆與地址組成相似的巖態行星，與太陽的距離也大致相同。但相似之處幾乎到此為止。金星的溫度要高得多，表面溫度在460攝氏度左右，這是由於厚厚的、富含二氧化碳的大氣和由硫酸液滴組成的雲層，造成失控的溫室效應。金星以與地球相反的方向旋轉(太陽從西邊升起)。

人眼也從來沒有看到過金星表面，因為金星完全被其不透明的高反射性雲層所遮擋。但是像地球一樣，金星的天氣是由太陽輻射驅動，並且深受包圍雲層反射特性或反照率變化的影響。現在，由於一組國際研究人員使用一組衛星在紫外光下評估金星反照率的長期變化，更好地描述了這種天氣以及它是如何受到雲層反射率變化的影響。這項新研究發表在《天文學》期刊上。地球和金星的不同之處在於，在地球上，來自太陽的大部分能量在地面被吸收，而在金星上，大部分熱量沉積在雲中。

關於金星的雲，除了與地球上的任何東西都不同之外，令人好奇的是，這些雲中有神秘的黑色斑塊，科學家們稱之為「未知吸收體」，因為組成斑塊的微小粒子吸收了大部分紫外線和來自太陽的部分可見光，從而影響了金星的反照率和能量耗散。這些斑塊是一個多世紀前由地面望遠鏡首次觀察到。隨著時間的推移，它們的潮起潮落，改變了分布和對比。新研究表明：組成黑色斑點的顆粒是三氯化鐵、硫的同素異形體、二氧化硫等。

但到目前為止，這些顆粒都不能令人滿意地解釋它們的形成和吸收特性。另一方面，觀察到這些粒子大小和吸收特性與地球大氣中的微生物相同，從著名的生物物理學家哈羅德·莫羅維和天文學家卡爾·薩根開始，一直在猜測金星雲中陰影斑塊實際上是微觀生命的可能性。不管金星的組成如何，根據對金星反照率的新測量，金星的「未知吸收器」正在對金星天氣產生影響。科學家利用行星探測器金星快車，Akatsuki和信使以及哈勃太空望遠鏡上的儀器對金星進行了十多年紫外線觀測，研究了金星反照率的變化。

觀測記錄表明在2006至2017年間，金星的反照率(反射回太空紫外線的量度)在開始反彈之前減半。行星反照率的變化，引起了雲層吸收太陽能量數量的巨大變化，從而導致了金星大氣的循環。特別是，反照率的變化有助於解釋金星上層大氣層劇烈活動的變化，這種活動表現出科學家所說的「超級自轉」，這種現象是由時速超過320千米的風驅動。行星反照率變化的新結果，提供了太陽加熱與支撐行星上層大氣動力學強大陣風之間的聯繫。

研究表明金星氣候有十年長的氣候變化，就像地球一樣，更令人驚訝的是，金星上氣候振蕩強度遠遠大於地球的長期變化。這是一個驚人的結果，這表明有什麼東西在改變。通過望遠鏡我們可以看到亮度的變化。如果反照率在改變，那就是有什麼東西在推動這些變化。問題是，原因是什麼呢？金星雲頂上神秘的黑暗斑點漲落和流動，即「未知吸收器」，接近預測名單首位，事實上，可能在這些變化中發揮了重要作用。

雲層上方的霧霾和由較小顆粒組成的霧霾可以使金星顯得更加明亮。天氣和氣候，無論是在地球上還是在金星上，都是由太陽輻射驅動，包括肉眼看不到的紫外線輻射。而雲及其不斷變化反射光線的能力會產生巨大影響。太陽紫外線會影響金星的雲層嗎？來自太空的亞原子粒子宇宙射線，不斷落在所有行星上，通過觸發雲成核而影響雲層嗎？行星上的二氧化硫會影響硫酸雲形成嗎？這項新研究有助於充實金星反照率的動態，以及漫遊在金星雲層頂部神秘黑暗斑點的潛在影響。

博科園｜研究/來自：威斯康星大學麥迪遜分校

參考期刊《天文學》

DOI: 10.3847/1538-3881/ab3120

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