金星曾擁有二氧化碳海洋嗎?

模擬實驗表明,金星可能曾經擁有超臨界二氧化碳海洋

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研究人員表示,金星可能曾經擁有奇特的二氧化碳流體海洋,這有助於塑造金星的表面。

金星常被描述為地球的孿生行星,因為它在大小、質量、距離和化學成分方面與地球最接近。然而,地球是生命的樂園,而金星通常被描述為地獄般的星球,它擁有壓迫性的氣層,以及漂浮在足以融化鉛的灼熱岩石沙漠表面之上的腐蝕性硫酸雲。

雖然金星目前熱得難以忍受且乾燥,但它可能曾經擁有像地球一樣的海洋。先前的研究表明,金星過去的大氣層中含有足夠的水,如果所有這些水都能以雨的形式降落下來,足以覆蓋整個星球,形成一個大約 80 英尺深(25 米)的海洋。但是,即使金星確實有足夠的水分,這個星球也可能太熱,無法讓這些水冷卻並凝結。[關於金星的最奇怪的事實]


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因此,科學家們現在認為,金星可能曾經擁有的不是水海,而是奇特的二氧化碳流體海洋。

二氧化碳在金星上很常見。

“目前,金星的大氣層主要由二氧化碳構成,按體積計算佔 96.5%”,該研究的主要作者,紐約伊薩卡市康奈爾大學的理論物理學家迪馬·博爾馬托夫說。

在地球上,二氧化碳最常作為一種溫室氣體為人所知,它可以捕獲熱量,幫助溫暖地球,動物會撥出二氧化碳,植物在光合作用中使用二氧化碳。雖然該物質可以以固體、液體和氣體的形式存在,但當溫度和壓力超過臨界點時,二氧化碳可以進入“超臨界”狀態。這種超臨界流體可以同時具有液體和氣體的特性。例如,它可以像液體一樣溶解物質,但像氣體一樣流動。

為了瞭解超臨界二氧化碳對金星可能產生的影響,博爾馬托夫和他的同事研究了超臨界物質的異常特性。他說,關於這類物質仍然存在很多不確定性。

科學家們普遍認為,超臨界流體的物理特性會隨著壓力和溫度逐漸變化。然而,在分子活動的計算機模擬中,博爾馬托夫和他的同事發現,超臨界物質可能會從氣體狀特性急劇轉變為液體狀特性。

金星表面的大氣壓力目前是地球的 90 多倍,但在金星的早期,其表面壓力可能比現在大數十倍。這種情況可能持續了 1 億到 2 億年相對較長的時間。博爾馬托夫說,在這種條件下,可能形成了具有液體性質的超臨界二氧化碳。

“這反過來使得金星上的地質特徵,如裂谷、類似河流的河床和平原,很可能是近地表液態超臨界二氧化碳活動的痕跡”,博爾馬托夫告訴 Space.com。

研究人員發現,根據壓力和溫度的不同,在金星的超臨界二氧化碳中可能形成了氣態超臨界二氧化碳的簇,“看起來像肥皂泡”,博爾馬托夫說。“一個被厚厚的液體層覆蓋的氣泡。”

博爾馬托夫和他的同事表示,他們現在希望進行實驗,以檢測超臨界二氧化碳中從氣態到液態特性的轉變。科學家們在8 月 21 日出版的《物理化學快報》雜誌上詳細介紹了他們的發現。

原文刊載於 Space.com.

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Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大眾科學. His work has also appeared in The New York Times, Science, Nature, Wired, and LiveScience, among others. In his spare time, he has traveled to all seven continents.

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