金星為何不像地球那樣有板塊運動?

2020-11-25 吾谷網


金星因其質量和體積等多方面與地球類似,被稱做地球的「姐妹星」。但是觀測顯示金星並沒有像地球那樣可移動的板塊構造,日本研究人員對此提出了一種解釋,即那是因為兩個星球地殼與地幔交界處的結構不同。

根據板塊構造理論,地球表面的地殼由多個巨大的板塊構成,板塊在地幔上移動,在海嶺處形成,又在海溝處沉降到地球內部。板塊運動對地球有重要影響,不僅會引發地震和火山活動,還會改變海洋形態,甚至和生命的誕生有關。

那地球的「姐妹星」金星為什麼沒有這樣的板塊運動呢?日本廣島大學副教授片山鬱夫等人在新一期英國《科學報告》雜誌上提出了一種解釋。

他們根據金星觀測數據,在實驗室內模擬了金星高溫高壓的內部結構,並通過巖石變形實驗和計算發現,在金星地殼與地幔交界處的「莫霍面」,其兩側巖石的黏性和強度與地球「莫霍面」不同。在地球上,由於沒有這種黏性結構,地殼板塊會下沉到地幔中;而金星上由於存在這種結構,地殼不會下沉,也就相應缺少板塊運動。

研究人員認為,行星內部結構決定了是否有板塊移動,而板塊運動又會影響星球形態和是否有生命,因此本項成果可以應用到今後對其他行星的探索和研究中。


新聞擴展:

美國工程師正在開發金星大氣層飛行器

據國外媒體報導,金星的大氣擁有濃厚的二氧化碳,並且還有少量的氮氣,近地面大氣壓為地球的90倍以上,同時金星大氣中還存在硫酸雲,如果要探索如此惡劣的大氣環境,顯然需要新型飛行器。來自諾斯羅普·格魯曼公司航空工程師在過去的一年內一直在致力於研製新的「金星大氣機動平臺」,這是一種混合動力的飛行器,可在金星大氣中飛行,並且可停留很長一段時間,其目的在於收集金星大氣中的各種數據,為科學家提供前所未有的金星大氣現狀信息。

在2013年12月於舊金山舉行的美國地球物理聯盟年度會議上,科學家公布了相關設計結果,來自諾斯羅普·格魯曼公司的工程師克裡斯汀·格裡芬認為設計這款金星大氣飛行器並不需要複雜的技術。可以認為「金星大氣機動平臺」是一種輕型充氣式飛行器,設計上較為大膽,翼展達到46米,可能比美國已經退役的太空梭還要大,整體為三角氣動布局,質量在450公斤左右。

按照科學家的設想,當飛行器進入金星大氣後,可通過一些充氣機構完成飛行器的「變形」,由於與金星大氣接觸的過程比較緩慢,因此隔熱裝置可能會較少使用,這有助於飛行器攜帶更多的設備。金星大氣飛行器被認為是繼好奇號火星車之後又一個值得期待的行星探索任務,2012年8月,好奇號通過「天空起重機」成功降落火星,經歷了恐怖的7分鐘,而金星大氣飛行器的難度會比好奇號的降落過程要低一些。

科學家認為該飛行器可在55至70公裡的高度上飛行,使用螺旋槳推進,動力來源為太陽能電池板,因此白天時的飛行高度會高一些,夜晚的飛行高度會有所降低,但科學家還設計了一個核電池:鈽-238放射性衰變提供能量。飛行器可攜帶大約20公斤的科學儀器,如果飛行高度增加一些,那麼可能會犧牲一些載荷,如果飛行高度只要求1.6公裡,那麼可攜帶200公斤的載荷。


金星成死亡星球之謎 溫室效應失控所致

據國外媒體報導,金星是太陽系中第二個用羅馬女神名字命名的行星,賦予一種美好且神秘的感覺。但是金星表面溫度達到華氏900度,這使得金星成為太陽系中表面溫度最高的行星。更糟糕的是,金星大氣被高濃度二氧化碳所籠罩,氣壓是地球大氣壓的92倍,而在完全窒息的雲層下,則是一片硫酸的世界。這一切現狀的罪魁禍首則是失控的溫室效應。

從以上信息中可以對金星有個初步的印象,也可以明白對這樣一個行星的探測任務是異常艱巨的,就像木星強大的輻射足以使探測器失控。探測金星的任務應該從點點滴滴開始,科學家估計,探測這顆天空中亮度僅次於太陽和月亮的天體,其中所蘊藏的奧秘,將對地球的未來產生深遠的影響。

金星有時候被稱為是地球的另一個「邪惡的雙胞胎」。地獄般的金星在大小、結構以及軌道位置都與地球相似,而科學家推測金星的歷史,在數十億年前可能與地球一樣,也存在液態水構成的海洋,特別是具有典型的氣候特徵。而金星的軌道位置就決定了如果演化出適合生命的氣候條件,也不可能存在太久。金星比地球更加靠近太陽,軌道距離近了大約三分之一,日照量是地球的兩倍,在這個背景下,失控的溫室效應接管了整個星球,溫度升高直接導致了全球性的地表水蒸發,而蒸發出來的水蒸氣能將熱量富集住,這進一步加劇了氣候的表暖,連鎖性質的蒸發變暖成了一個死循環,直到蒸乾任何水分。

根據歐洲空間局金星快車任務的科學家David Grinspoon敘述:自2006年該探測器進入金星軌道之後,主要目的就是弄清楚金星是在何時以及為什麼會變成現在的超級大火爐,雖然軌道因素也不容忽視,但是其自身的內因正是科學家要弄清楚的,模擬金星的氣候變化,就是要避免地球重蹈覆轍。

金星的自轉比地球要慢得多,金星上的一天相當於地球上的243天,而金星的一年只有224天,這就是說,金星的一天比一年還要長。雖然自轉的速度很慢,但其表面的風速達到每小時360公裡。這就使得金星上的風力效應將對自轉構成影響,如果將金星上的超級氣旋放在地球上,風速見達到驚人的每小時9650公裡。從太陽的北極點上看,太陽系中的大多數行星軌道都是逆時針旋轉,而自轉的方向也都基本相同,但是金星卻不是這樣,其旋轉方向與其他行星相反(只有天王星也是),也就是說,金星上的太陽是從西邊出來的。

科學家推測造成這個情況的可能原因是,在太陽系形成的早期,金星是順時針旋轉,早期的太陽系安全環境很差,巨大的系外天體以及太陽系內軌道雜亂的天體與金星發生碰撞,由於金星距離地球軌道很近,撕扯下來的大塊物質擊中地球,地球上被剝離的物質逐漸形成了月球。當然,這種說法僅僅是一種假說,但是可以肯定的是,金星與眾不同的旋轉方式肯定受到某種外力的作用,就像天王星自轉軸極有可能被某個巨大的天體撞擊過,傾斜了近98°。

此外,金星上的閃電仍然是個懸而未決的問題,根據金星快車探測器傳回的圖像顯示,雲層中出現的閃電是一種較為典型的閃電結構,但是在地球上,閃電的形成與雲層中冰晶體有很大關係,而在金星的大氣中基本不存在這種成分,因此,金星上的閃電是如何形成的,還是個未解之謎。

然而,在這樣的極端條件下是否存在生命呢,這是一個所有人都關注的問題。金星快車任務的科學家認為,雖然金星地表溫度極高,但是在金星約30英裡的雲層中可能存在微生物,雲層中的溫度和壓力與地球相類似,而且雲中的具有適合的日照條件,這就可能為微生物提供最低端的生存環境。雖然金星地表不僅溫度高,而且遍布硫酸,但通過對地球上極端氣候以及惡劣環境的考察結果,同樣有微生物可以生存。

相關焦點

  • 為什麼火星和金星沒有板塊運動?星球結構決定
    你可能認為像金星那樣的熱行星地殼會更軟,更容易活動,但是如果有水那麼確實會降低巖石的強度,而金星是非常乾燥的,所以即使它比地球熱得多,它的地殼也比地球的硬得多。看起來金星上的情況是這樣的,它的內熱積聚起來,而不是通過頻繁的火山活動和地殼擴張來釋放,它的內熱是在全球範圍內的火山活動中釋放出來,每隔幾億年地表就會被重新鋪好一次。
  • 在「類地行星」火星的表面,有沒有像地球那樣的火山噴發?
    太陽系內總共有八大行星,距離太陽由近及遠分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。在這八顆行星中,水星、金星、地球和火星都是由固態巖石來組成的,都被稱為「固態行星」,我們也會把宇宙中這種類似地球的行星稱為「類地行星」。在人類眼裡水星、金星和火星這三顆類地行星中,火星是最有可能存在生命的,也是我們人類將來探索的重點對象。
  • 板塊運動:創造地球生命所需的必要條件
    如果沒有板塊構造,地球就會像金星一般,成為一顆無人可居的炙熱星球地殼活動過程將碳從地球表面帶入帶出,調控著大氣中的二氧化碳含量。二氧化碳是一種溫室氣體:如果大氣中含有過多二氧化碳,就意味著過高的溫度。"如果地球表面溫度持續上升,最後地球就會變得像金星一樣,"美國耶魯大學地球物理學家是永淳(Jun Korenaga)說道。而如果地表溫度過低,所有熱量都逃離地球,那麼地球上將是過於寒冷,不適合人類居住。因此,碳循環(carbon cycle)像一個地球恆溫器,在必要的時候調整自己(因人類活動中二氧化碳排放過度造成的氣候變化因素不包含在內)。
  • 金星和火星有沒有可能是第二個「地球」?
    金星和火星以前的環境與目前的地球是非常相似,有證據表明,火星在幾十億年前就可能擁有類似於地球一樣的液態水海洋。早期的金星也很可能擁有像地球一樣的液態水海洋,不過由於板塊停止運動,所以這樣的狀況持續的時間並不長久。
  • 金星和地球很像,為何科學家不願探索金星?而更喜歡火星
    據記載,火星與地球相距約5600萬公裡,金星則距離地球約4300萬公裡。通過比較我們知道,金星與地球的距離可比火星近多了。​金星和地球很像,為何科學家不願探索金星?而更喜歡火星而且科學家們把金星看作是地球的姐妹星球,因為金星和地球在某些方面很像。從大小上看,金星的質量是地球的0.8倍;從半徑上看,金星只比地球小了300公裡;從體積上看,金星的體積是地球的0.88倍。
  • 地球板塊停止運動有多可怕?比它帶來的地震和火山爆發更傷
    大自然是一個偉大的藝術家,這個藝術家的創作靈感就是來自地球的板塊運動,地球板塊至少已經持續運動44億年,它創造了我們的山川和海洋,同時也帶來了可怕的地震和火山爆發。由於板塊運動,地球上每一秒鐘都有新的陸地誕生,但沒有什麼是永恆的,最終,地幔會冷卻下來,當冷卻到一定程度時,板塊運動也將停止。
  • 沒有板塊運動的地球會是怎樣的?科學家認為將會是真正的世界末日
    正是由於這項每時每刻都在進行的板塊運動,我們才有了山脈和海洋,可怕的地震,熾熱的火山爆發,每一秒鐘都有新的陸地誕生。但沒有什麼是永恆的。最終,地幔會冷卻到某個的程度,以致於這個遍布全行星的傳送帶會逐漸停止運轉,在那時候,你就可以告別碳循環了,以及不斷重塑和重組的大陸塊(它們是千百年來進化的主要驅動力。)
  • 金星離地球很近,人類為何不登陸金星?
    金星大氣中97%都是二氧化碳,這造就了史無前例的溫室效應,使得金星表面平均溫度高達450℃以上。金星表面由於溫度很高,不存在液態水。,由於不知道這些詳細數據,探測器還沒有到達金星表面,不是被大氣壓扁了,就是被高溫燒毀了。
  • 沉睡了5億年,金星為何突然「甦醒」?超過37座火山同時爆發
    在科學家們的眼中,金星似乎是一顆已經「沉睡許久」的星球,因為根據此前的研究數據顯示,在過去的5億年時間裡,金星幾乎都沒有進行過什麼板塊運動,不過,據報導,來自美國和瑞士的科學家們,最近卻在金星表面發現了至少37個活躍的火山結構。
  • 發現金星高地由玄武巖構成,過去時光可能根本不像地球
    金星號稱地球的姊妹星,長期被懷疑過去也擁有遼闊海洋,並且外觀與地球極為相似。然而一項新研究指出金星可能根本不曾擁有海,因為其高地巖石由玄武巖構成,而不是經由大量水沉積的花崗巖。如今的金星像一顆地獄星球,被極度濃厚的大氣層覆蓋,其中超過96% 為二氧化碳,導致金星地表平均溫度高達462℃,是太陽系中最熱的行星,比最靠近太陽的水星還要熱。然而,金星的大小、質量與地球大致相同,甚至也具有板塊構造(相較之下火星就沒有板塊構造),加上一些科學家認為數十億年太陽輻射還沒那麼強、金星又處於適居帶,因此其表面應該也曾被液態海洋覆蓋,就和如今的地球相像。
  • 走近地球板塊運動:滄海桑田的締造者
    地球表面處於不停歇的變化之中,高山變為大海,沙漠變成綠洲。在這些令人嘆為觀止的現象背後就是板塊運動。地球的巖石圈分裂成許多塊,像泡沫塑料一樣漂浮在軟流層上,就是我們所說的板塊了。地球上有六個大的板塊和很多小板塊,板塊的邊界互相碰撞,導致了火山和地震活動。
  • 金星看起來像水世界是這樣的
    所以現如今金星表面還沒有水。這顆在黃道面(地球繞太陽公轉的軌道)內側繞太陽環繞運動的行星是太陽系內最不適合居住的行星之一。但是科學家認為,在幾十億年前,金星曾有過類似於地球上存在的海洋。金星曾經可能是適合居住的。直到現在,一些人仍然建議把金星地球化,讓金星在將來能再次成為一個擁有水的世界。
  • 印度計劃探索金星,它沒有磁場,為何大氣層比地球濃厚百倍?
    金星受到持續撞擊,它不僅不再像別的行星那樣由西向東自轉,反而以極慢的速度反向旋轉起來。於是在太陽系的行星中出現了這樣的奇觀:金星上的太陽從西邊升起,並且每243個地球日才能看到一次日出,而金星的一年卻只有224.7個地球日——金星的一天比一年都長。這意味著金星幾乎是不轉的,它的內核也跟著停止運動,金星失去了磁場。
  • 金星離地球最近,為何科學家總登陸火星,而不是金星?
    但是在太陽系中跟地球最相似的並不是火星而是金星,在太陽系八大行星中,離太陽最近的四顆屬於類地行星,地球平均半徑約6371千米,金星的平均半徑則為6051.8千米,與地球可謂是相差無幾,而火星的平均半徑則為地球的53%,比地球小了一半。
  • 你知道地球板塊運動,但你知道為什麼有板塊嗎?
    每年太平洋沿岸近海地區都有火山的噴發和地震發生火山例如爪哇火山和日本地震,是因為它們處於環太平洋火山地震帶上,而環太平洋火山地震帶是太平洋板塊的邊界,漂浮在地幔上的板塊經常性運動就導致了這些災難,這種解釋是板塊構造理論的基本內容。
  • 板塊運動帶來可怕的地震和火山爆發,但如果停止運動會怎麼樣?
    大自然是一個偉大的藝術家,這個藝術家的創作靈感就是來自地球的板塊運動,地球板塊至少已經持續運動44億年,它創造了我們的山川和海洋,
  • 金星上或有37座活火山
    【新華社微特稿】多國研究人員發現,金星有37座似乎在「近期」有活動的火山,推翻先前關於這座星球地質活動靜止的認知。路透社報導,來自瑞士和美國的研究人員分析金星表面的冕狀物得出上述結論,研究報告刊載於20日出版的英國《自然·地球科學》雜誌。
  • 金星為何不存在磁場?若地核冷卻,地球將變成「第二金星」
    審核:小文引言:一直生活在地表上的人類很少關注地球內部的情況,因為那是一片表面上與人類社會不存在多大關係的區域。但是在科學家看來,地球內部的活動情況是十分重要的,它決定著地球的發展方向,也決定著地表生命的發展方向。
  • 4241.火山與板塊運動成陸說
    通過元素重組,星球表面應該是相對平坦的,可我們看到的地球表面為什麼凸凹不平,破爛不堪?高處海平面以上八千多米,最低海平面以下一萬多米?隕石是不可能砸出海洋的,應該是歷次地質變遷形成的。超新星爆發會釋放大量的能量,影響局部空間所有星球的成長速度,產生劇烈的地質運動,甚至打破星球內部的所有層次,把地核元素帶到地球表面。地球形成以後,可能經歷了銀河系兩次超新星的集中爆發(金星、水星誕生於此),也就是兩次滄海劇變,部分板塊插入其他板塊,加速造山運動是完全可能的。
  • 地球到達金星只需100天,為何人類卻不登陸金星?專家說了實情
    我們人類對宇宙的探索從來沒有停止過,現在以我們人類的技術,已經可以探測到太陽系之外的世界了,雖然說,我們現在的科技還不是特別發達,對宇宙的探索也還很片面的,但是我們已經有登陸很多星球了。但是,我們地球到現在都沒有登陸過金星,地球到達金星只需100天,為何人類卻不登陸金星?