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。