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  根据欧洲太空署“金星快车号”宇宙飞船传来的信息,地球的姊妹星金星具有与地球类似的某些特征,但也有一些尚待解释的独特现象。

  文/吕静

  在太阳系中,金星和地球就像同一家族的亲戚一样,有很多类同之处:金星的大小、组成和引力都与地球相似。但是,从“硫酸云”到“旋转极涡”,金星的某些特点确实使其成了地球的一个怪异的姊妹星。

  未来学家阿尔文·托夫勒说过,“太空能够帮助我们解决很多在地球上无法解决的难题,甚至它会从根本上改变我们对事物的认识。”从2006年起,欧洲太空署的“金星快车号”飞船就进入了云雾缭绕的金星轨道,并陆续带回新的观测结果。这些信息表明,“酸雾”之下的金星极端世界,能为我们理解地球进化提供较为重要的观点。

  “金星快车号”的项目科学家汉侃·斯维德赫姆目前在荷兰的诺德维克为欧洲航空署工作,他说:“如果想更多地了解地球和总的行星系统,那么从金星得到的实际结果越多,我们就越能看到研究金星的重要性。”

  金星和地球一样有大气层,但是,地球大气主要含有氮气和氧气,而金星的大气则主要是二氧化碳,这一失控的温室气体将金星表面加温到炙热的470℃,可能正是这样的热度已将金星上远古的海洋蒸发殆尽。“金星快车号”新的观察显示,金星上也有闪电和臭氧层,而且还发现了金星最近的地质活动迹象,其热点与夏威夷的地下类似。

  热量释放

  科学家们都知道,有着炽热内核的行星总是需要某种冷却的方式。地球表面覆盖着一层相互拼接的构造板块,当这些板块在挤压和滑动的时候会释放出热量,而金星表面则似乎是被一张巨大的实心“盖子”所罩住的。

  美国加利福尼亚帕萨迪纳喷射推进实验室的苏珊娜·斯穆雷卡尔说:“这一直是个谜,那里的热量是怎样释放出来的?”

  长期以来,人们一直怀疑,火山爆发可能是释放积聚在金星内部热量的通道。对陨石弹坑年代的研究揭示,弹坑的更新层可能就来自于10亿年前的火山。但是,在斯穆雷卡尔使用分光计在“金星快车号”上察看金星的炙热表面之前,一直没有多少证据证实金星上最近的火山活动。

  斯穆雷卡尔发现,金星南半球的某些区域比其他地方释放的热量更多。与地球上的火山地形类似,这些温暖区域都比较年轻,是由玄武岩熔岩流而成的。

  金星上至少有9大火山热点或地幔热柱,类似于夏威夷群岛的地幔柱。去年,斯穆雷卡尔和同事在《科学》杂志上撰文,估计其目前熔岩流年龄约在25万年到250万年之间。

  “金星快车号”的项目科学家斯维德赫姆没有参与上述分析,他说:“很可能那里最近一直有火山活动,这是我们期望看到的,重要的是现在看到了。已有的数据支持金星有着与地球类似的渐进更新期,表明这两个姊妹行星可能享有某些同样的内部地质运动。”

  2011年11月的《伊卡尔斯》杂志报道了最近“金星快车号”的测量结果,也证实金星阴面有一层薄薄的臭氧层。斯维德赫姆说:“我们已经知道金星上有氧气,发现一些臭氧的聚集也是很自然的。”追踪这些臭氧分子将有助于科学家研究热气腾腾的金星大气环流及其云层运动的化学,还有臭氧层之下的金星气象。

  臭氧层通常标志着一个行星可能会有生命,但是,金星上臭氧分子的浓度只有地球的千分之一,含量太低,因而不会引起外星生物探寻者的兴趣。

  闪电信号

  虽然科学家们正在接受金星和地球拥有类似火山岩和大气结构的观点,但是,对于金星云层中是否存在与地球一样的闪电依然存有争议。美国加州大学洛杉矶分校的克里斯托弗·拉塞尔相信,金星上也有风暴天空,与我们在地球上所看到的闪电类似。拉塞尔使用安装在“金星快车号”上的磁力仪来研究闪电,在金星的电离层,即上层大气的带电区域中检测低频电磁波。

  2011年10月于法国南特召开的一个行星科学会议上,拉塞尔说:“有时候,很多信号会进入金星电离层,这在地球上大体上都是风雨天气。”“金星快车号”观察到的信号取决于电离层带电粒子的密度,作为研究地球的科学家,拉塞尔说,金星上的闪电与以前用探测器观察到的类似,也和地球上闪电的频率和强度相似。

  在地球上人们假定,闪电有助于从原始“大炖锅”里混合涌动的分子混合物中形成生命。而观察金星的闪电则表明,不管有没有发现正确的大气成分,电释放在金星上可能是很普遍的。宇宙中的其他星球,也可能拥有孕育生命的催化剂。

  但是,怀疑论者指出,在20世纪90年代,围绕着金星的“卡西尼号”飞船并没能监测到任何类似于地球上的闪电。美国爱荷华大学的行星物理学家邓·古内特说:“地球上一些地方总是出现陆地闪电,如果金星上是类地型闪电,我们就应该能够发现它。”

  拉塞尔和古内特都喜欢在金星的酸风暴云中寻找光学形式的闪电证据,但是这却是“金星快车号”所无法成像的。

  日本于2010年5月发射的“黎明号”飞船本来可能会在今年对此进行观测,但不幸的是,2010年12月,“黎明号”在导入金星轨道时引擎失灵,如今它依然在太阳系内漫游,计划在2015年尝试进行第二次入轨。

  漩涡云层

  届时,如果“黎明号”顺利并入金星轨道,它就将开始对金星云层进行成像,产生的数据将会帮助科学家更近距离地观察金星上这一厚达70多千米的云层。

  在金星两极,云层高度缩减到65千米,而且云层中点缀着神秘的涡流,这些众多巨大的和形状变幻的漩涡云,因为某种未知的机制在翻腾搅动着,旋转着的漩涡中心是一个直径2千米~3千米的深洞,这个深洞直通金星大气层,其形式就像地球上的飓风,只不过规模要大得多,相当于整个欧洲大小。

  欧洲太空署和德国马克思普朗克学会太阳系研究所的德米特里·季托夫认为,地球上的飓风和金星的漩涡云在形态上惊人的相似,但他认为,“在物理机制上二者应该不同。”

  季托夫说,地球的飓风是由潮湿空气冷凝释放大量能量而形成的,而金星漩涡似乎是被称作“超旋”的金星大气环流的结果,金星云层以每秒150米的速度围绕金星转动,转一圈相当于地球的四天,而金星上的一天相当于地球上的243天,如果云层加速也会驱动漩涡云。

  2006年,“金星快车号”在金星南极发现了一对巨大诡异的“蛇眼”——有着两个黑斑的双漩涡。金星快车还观察到形状像三角形的奇怪三重漩涡。“金星快车号”项目科学家斯维德赫姆估计,是金星大气的不稳定性使漩涡产生了不同的形状。

  研究金星漩涡云可能会促进科学家对行星包括地球大气的理解,比如,如果全球变暖趋势继续的话,未来地球将会怎样表现。斯维德赫姆说,如今一些已有的地球大气环流模型在金星上完全不适用,假如这些模型是正确的,它们应该也可以描述金星更为奇异的景象,他说:“这些理论为什么会失败?错在哪里?都是非常重要的研究要点。”

  在2014年年底之前,“金星快车号”将继续收集数据,为这些问题提供答案。在2015年中期的某个时段,它将坠入金星毒云。斯维德赫姆说:“当它进入金星大气层的时候,我们将会获得许多很棒的测量值,并在其最后的轨道飞行阶段得到更有意义的数据。” ★

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