昔日蔚藍的“姐妹星”,今日已“滴水不沾”。地球將何去何從?

從宇宙論來說,地球的鄰近行星是一顆幾乎和地球一模一樣的星球。它和地球有著相似的體積,相似的組成成分,並且都圍繞著同一顆恆星——太陽。

假如有個外星天文學家在光年之外透過天文望遠鏡觀察我們的太陽系,實際上,他幾乎不能將行星區分開來。再讓我們來看看金星的表面狀況——溫度堪比可自動清潔的爐灶,大氣中充斥著二氧化碳和硫酸雲。總之,它和地球沒有任何共性可言。

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那麼兩顆位置相似,形成條件相似,組成成分相似的星球為什麼結局如此大相徑庭?越來越多的科學家正絞盡腦汁思考這個問題,它也推動了無數金星探索計劃的發展。如果科學家們能弄明白為什麼金星變成了如今的模樣,我們就能更好地思考類地行星是必然的還是偶然的。

我是一名行星科學家,我十分熱衷於探究其它的星球是怎樣形成的。我對金星頗感興趣,因為它讓我們得以看見一個昔日和地球所差無幾的世界。

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圖解:蘇聯“維內拉13號”著陸器拍攝的金星表面再加工透檢視全景。

曾經蔚藍的金星?

當今科學界認為,金星一度擁有豐富的水資源,比現在只有極度乾燥的大氣多得多——甚至可能存在海洋。但隨著太陽溫度升高,亮度增強(時間推移的自然結果),金星表面的溫度逐漸升高,最終導致了水分完全蒸發,任何江河湖海都消失得無影無蹤。

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隨著越來越多的水分蒸發到大氣中,金星進入了無法復原的失控溫室狀態。地球的板塊構造(行星表層被分割成大型的可移動的板塊)是否也存在於金星上仍是個未解之謎。水是板塊構造的關鍵因素,而失控溫室效應完全阻斷了板塊構造的進行。

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圖解:水手10號拍攝的金星真實色彩影像 其表面被一層厚厚的硫酸雲遮蓋著

然而,板塊構造的終止不應該等同於地理活動的消失。金星可觀的內熱為岩漿的發源創造了良好的條件。大量的岩漿噴湧而出,重新塑造了行星的表層。金星的平均表層年齡的確已將近7億年——不用說,非常古老,但比有數十億年表層年齡的火星、水星或月球年輕不少。

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圖解:一位藝術家想象中曾經水資源遍地的金星的可能模樣。

星球探索2

金星曾經是個潮溼的世界也只是個假設:行星科學家們並沒有找到使金星和地球產生巨大差異的原因,即使是在兩者的初始條件如此相似的情況下。人類對金星的瞭解遠不及太陽系中其它行星,大部分原因在於人類對金星的探索麵臨著特殊的挑戰。

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圖解:與地球比較大小。

例如,雷達需要穿過不透明物、硫酸雲才能看見到達行星表面。這個難度要遠大於探測月球或水星表面,因為它們表面原本就可見。此外,金星表面的高溫——470攝氏度(880華氏度)——意味著常規電子產品只能維持區區幾小時。火星上的情況就大不相同了,在那裡巡視器可以連續運轉十年以上。在過去的幾十年都沒有出現持續的金星探索專案,一部分原因是由於金星的熱量、酸度和模糊的表面。

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圖解:可見光無法穿透金星上的厚雲層。雷達代替可見光從太空觀測金星表面。這是金星整體雷達影像馬賽克,由“麥哲倫計劃”傳回的資料彙編而成。

在21世紀有兩項致力於金星的任務:歐洲航天局的“金星快車”,運作期間為2006至2014年;日本宇宙航空研究開發機構的“破曉號”航天器,目前仍在軌道上執行。

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圖解:水星、金星、地球和月球、火星和在最右邊的穀神星的大小比較。因為金星的大氣層使得它比實際可見的固表面直徑更大,所以它的比例可能不完全正確。

人類從未忽視金星。它曾一度是行星探索的寵兒。在20世紀60年代到80年代之間,大約有35項派往第二行星的任務。美國國家航空航天局的“水手二號計劃”於1962年與金星擦肩而過,是首個路過行星的航天器。1975年,蘇聯“維內拉9號” 著陸器著陸金星後,向地球傳回了第一組其它星球表面的影象。以及 “維內拉13號”著陸器是第一個傳回其它星球表面的聲音的航天器。但最後一項任務是美國國家航空航天局於1989年推行的“麥哲倫計劃”。在計劃1994年於金星大氣中停止任務之前,該航天器利用雷達記錄下了幾乎整個行星的表面。

回到金星?

在過去的幾年裡,有幾項美國國家航空航天局的金星探索任務被提議。在最新的行星任務中,美國國家航空航天局決定採用一種核能飛行器“蜻蜓號”,它將飛往土星的衛星土衛六。然而,一項測量金星表面成分的提議被選中用於進一步的技術開發。

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圖解:垂直方向放大了22.5倍的馬特山。

其它被考慮的任務包括歐洲航天局繪製高解析度的金星表面地圖,以及俄羅斯計劃在其作為唯一一個成功將著陸器送上金星表面的國家的傳統上更進一步。

美國宇航局為我們這個地獄般的鄰居設定航向已經過去30年了,未來金星的探測看起來前景廣闊。但是一個孤立的任務——一個雷達軌道器或者甚至是一個壽命很長的著陸器——並不能解決所有懸而未決的謎題。

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圖解:在1979年,先鋒金星軌道器以紫外線波段揭露了金星大氣層的結構。

相反,我們需要一個持續不斷的探索計劃,使我們對金星的瞭解程度像火星或月球一樣。這需要時間和金錢,但我相信這是值得的。如果我們能弄明白金星為何以及何時成為今日的模樣,我們就能更好地理解類似地球大小的星球在靠近其恆星時是如何變化的。並且,在日益明亮的太陽下,金星甚至可能幫助我們瞭解地球自身的命運。

參考資料

1。WJ百科全書

2。天文學名詞

3。 童璽如- inverse

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