現(xiàn)在的金星是一個地獄般的地方!它是太陽系中最熱的行星,它的大氣溫度足以融化鉛??諝庖彩且环N有毒的煙羽,主要由二氧化碳和硫酸雨云組成。
然而,科學(xué)家們推斷,金星曾經(jīng)是一個完全不同的地方,其表面有著一個較冷的大氣層和液體海洋。不幸的是,這一切在幾十億年前都發(fā)生了變化,因為金星經(jīng)歷了失控的溫室效應(yīng),將金星上的自然景觀變?yōu)榱爽F(xiàn)在我們所知的地獄般的世界。
根據(jù)一個國際科學(xué)家小組的研究,實際上可能正是這一海洋的存在,導(dǎo)致金星一下子就經(jīng)歷了這一轉(zhuǎn)變。
除了酷熱,金星在白天或是夜間、甚至是一年里都幾乎沒有溫度的變化。這是由于其密集的大氣層(是地球大氣層壓力的93倍)和極緩慢的旋轉(zhuǎn)速度造成的。
與地球自轉(zhuǎn)的23小時56分鐘4秒不一樣,金星在其軸線上完成一次自轉(zhuǎn)大約需要243天。
藝術(shù)家對金星的印象。圖片來源:Blobbie244/Wikipedia Commons
同樣值得注意的是,金星與地球和大多數(shù)其它行星(逆行旋轉(zhuǎn))旋轉(zhuǎn)的方向相反。在這種緩慢的旋轉(zhuǎn)過程中,金星厚厚的絕緣大氣層及其低層大氣中風(fēng)的熱量傳遞,使它表面的溫度永遠不會偏離462℃這個平均值。
一段時間以來,天文學(xué)家們一直在懷疑金星的自轉(zhuǎn)速度可能要再快一些,且方向和地球相同,這可能是金星能在其表面維持液體海洋的關(guān)鍵因素。
至于是什么原因?qū)е铝诉@種變化,一個流行的理論是,大規(guī)模的撞擊減緩了金星的旋轉(zhuǎn),甚至扭轉(zhuǎn)了它的方向。
近期發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報》上的研究由Mattias Green博士(班加羅爾大學(xué)的物理海洋學(xué)家)領(lǐng)導(dǎo)進行,與美國宇航局、華盛頓大學(xué)的同事們一起測試了早期金星上的海洋是否有可能是罪魁禍?zhǔn)椎目赡苄浴?/p>
簡單地說,由于潮汐和海底之間產(chǎn)生的摩擦,潮汐在行星的自轉(zhuǎn)中起到了剎車的作用。
在地球上,這種效應(yīng)每百萬年就會使一天的長度改變約20秒。為了量化早期海洋對金星所造成的剎車量,Green和他的同事們使用專門的潮汐數(shù)值模型進行了一系列的模擬。
藝術(shù)家對金星地球化的概念圖,展示了一個被海洋大面積覆蓋的星球表面。圖片來源:Wikipedia Commons/Ittiz
研究小組模擬了金星在不同海洋深度下的情況,自轉(zhuǎn)周期從243天到64天不等。然后,他們計算了每次實驗的潮汐耗散率和相關(guān)的潮汐扭矩。他們發(fā)現(xiàn),海洋潮汐最多能讓金星每100萬年就慢下來72個地球日,這取決于它最初的旋轉(zhuǎn)速度。
這表明潮汐剎車可能在1000萬到5000萬年內(nèi),使金星的自轉(zhuǎn)速度減慢到目前的速度。由于自轉(zhuǎn)速率的降低導(dǎo)致金星的海洋在向日側(cè)蒸發(fā),從而造成溫室效應(yīng)失控,這種潮汐的破壞有效地剝奪了金星在相當(dāng)短的時間內(nèi)(從地質(zhì)角度來看)的宜居性。
除了提供另一個金星的旋轉(zhuǎn)方式的解釋以外,這項研究對于回答一些金星的最深的奧秘的問題有巨大的幫助。正如Green在班戈大學(xué)的新聞發(fā)布會上所說:
“這項工作表明,潮汐對于重塑行星的自轉(zhuǎn)是多么的重要,即使該海洋只存在了幾億年,潮汐對于使行星宜居是非常重要的?!?/p>
換句話說,潮汐可能是使金星從一個被海洋覆蓋、能很好維持生命的世界,變成了一個無法生存的炎熱地獄的原因。
這些發(fā)現(xiàn)也可能對太陽系外行星的研究產(chǎn)生影響,在那里已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多“類金星”的世界。
因此,天文學(xué)家可以有信心地假設(shè),位于其外圍恒星宜居帶內(nèi)緣附近的系外行星具有類似的自轉(zhuǎn)周期,這是因為它們的海洋減緩了它們的自轉(zhuǎn)速度。
也許,僅僅是也許,這項研究還有助于為將來可能的努力提供信息,使金星恢復(fù)到數(shù)十億年前的樣子——也就是使其地球化!