金星曾经有海洋吗?

10月14日 14:40 引自:phys.org

艺术家对 40 亿多年前早期金星表面和大气的看法。前景是一位神秘的探险家,惊讶地看到天空中的海洋完全蒸发了。图片来源:©满族

金星可以被视为地球邪恶的孪生兄弟。乍一看,它的质量和大小与我们的母星相当,同样主要由岩石材料组成,有一些水并有大气层。然而,仔细观察就会发现它们之间的显着差异:金星的浓稠 CO 2大气、极端的表面温度和压力以及硫酸云确实与地球上生命所需的条件形成鲜明对比。然而,情况可能并非总是如此。之前的研究表明,金星在过去可能是一个更加宜居的地方,拥有自己的液态水海洋。由日内瓦大学 (UNIGE) 和瑞士国家研究能力中心 (NCCR) PlanetS 领导的一组天体物理学家调查了我们星球的双胞胎是否确实有较温和的时期。发表在《自然》杂志上的结果表明情况并非如此。

金星最近成为天体物理学家的一个重要研究课题。欧空局和美国宇航局今年决定在未来十年内向距离太阳第二近的行星发送不少于三个太空探索任务。这些任务旨在回答的关键问题之一是金星是否曾经存在过早期的海洋。由 UNIGE 科学学院天文学系研究员兼 NCCR PlanetS 成员 Martin Turbet 领导的天体物理学家试图用地球上可用的工具来回答这个问题。

“我们模拟了地球和金星演化之初的气候,即 40 亿多年前,当时行星表面仍处于熔融状态,”Martin Turbet 解释道。“相关的高温意味着任何水都会以蒸汽的形式存在,就像在一个巨大的压力锅中一样。”

该团队使用复杂的 3D 大气模型,类似于科学家用来模拟地球当前气候和未来演化的模型,研究小组研究了两颗行星的大气如何随时间演化以及在此过程中是否会形成海洋。

“由于我们的模拟,我们能够证明气候条件不允许水蒸气在金星大气中凝结,”马丁·特贝特说。这意味着温度永远不会低到足以让大气中的水形成可能落在其表面的雨滴。相反,水在大气中以气体的形式存在,海洋从未形成。“造成这种情况的主要原因之一是云层优先在行星的夜间形成。这些云层会导致非常强大的温室效应,阻止金星像以前想象的那样迅速冷却,”Turbet 说。

小差异导致严重后果

令人惊讶的是,天体物理学家的模拟还表明,地球很容易遭受与金星相同的命运。如果地球离太阳更近一点,或者如果太阳在“年轻”时像现在一样闪耀,我们的家乡星球今天看起来会大不相同。很可能是年轻太阳相对较弱的辐射使地球冷却到足以凝结形成海洋的水。对于 UNIGE 教授、PlaneS 成员和该研究的合著者 Emeline Bolmont 来说,“这是我们看待长期以来被称为“微弱太阳悖论”的方式的彻底逆转。它一直被认为是是地球上生命出现的主要障碍。”

争论是,如果太阳的辐射比今天弱得多,它就会把地球变成一个对生命充满敌意的冰球。“但事实证明,对于年轻、非常炎热的地球来说,这个微弱的太阳实际上可能是一个意想不到的机会,”研究人员继续说道。

“我们的结果基于理论模型,是回答金星历史问题的重要组成部分,”研究合著者、UNIGE 天文学系教授、NCCR PlanetS 成员 David Ehrenreich 说。“但我们将无法在我们的计算机上对此事做出明确的裁决。对未来三项金星太空任务的观察对于确认或反驳我们的工作至关重要。”

Emeline Bolmont 说:“这些有趣的问题可以通过新的宇宙生命中心来解决,该中心刚刚在 UNIGE 科学学院内成立。”

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