扭曲的姐妹:地球和金星這對孿生行星“出生時就已分離”

但它們絕對不是相同的;今天的金星可能預示著地球遭受氣候變化的蹂躪

金星在大小和化學成分上與地球相似,並且它們大約在四十多億年前的同一時間形成。但相似之處似乎僅止於此。根據歐洲航天局的金星快車軌道探測器(於2005年11月發射)發回的一年資料,這顆距離太陽第二近的行星與地球截然不同——從其酷熱的表面到其充斥著酸液的大氣層上層。結論是:慶幸你生活在這裡吧。

以下是一些原因:金星的表面溫度徘徊在令人窒息的 870 華氏度(465 攝氏度)左右,其表面壓力約為地球的 90 倍(相當於海面以下一公里或 0.6 英里的壓力),而且那裡沒有四季。這顆行星——地球最近的鄰居——需要 243 天才能在其自身軸線上自轉一週(而且是反方向),而地球的自轉速度很快,只需 24 小時。從新資料中,科學家們現在知道其大氣層主要由二氧化碳組成,這讓人得以一窺全球變暖失控可能造成的後果。由於極端高溫,水中僅存在於其大氣層中,因此沒有海洋(因此也沒有海灘)。行星上狂風肆虐,其煙霧狀雲由硫酸液滴(而不是水)組成,而且,與之前的觀點相反,金星上存在閃電。換句話說,金星不僅熱得足以在幾毫秒內蒸發掉一個冰屋,而且你還可能被不太藍的天空中的閃電擊中。

德國卡特倫堡-林道馬克斯·普朗克太陽系研究所的研究員兼《自然》雜誌上關於金星快車發現的九篇論文中的幾篇的合著者迪米特里·蒂托夫昨天在一次電話會議上說:“金星和地球,它們真的是出生時就已分離的孿生子。關鍵問題是為什麼這對雙胞胎如此不同。”


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自 2006 年 4 月金星快車開始勘測金星以來,一個國際科學家團隊一直在分析從金星快車發回的資料,金星距離地球最近時約為 2500 萬英里(4000 萬公里)。

牛津大學物理學家兼金星快車任務跨學科科學家弗雷德·泰勒指出,在行星的赤道處,存在一層湍流氣流,但在較高緯度地區,氣流會變得平穩。由於金星自轉緩慢,其高層大氣中的風速遠快於地球。還有證據表明,在其兩極都有數千英里寬的渦流狀氣旋,類似於地球兩極在其各自的冬季月份出現的氣旋。

太陽風(來自太陽外層大氣的離子陣風,能夠將它們遇到的分子分解)會吸走金星大氣中的粒子,解開它們的原子並將它們噴射到太空中。地球大氣中的微粒物質在很大程度上免受太陽風的侵襲,這要歸功於我們星球強大的磁場,而金星缺乏磁場。正如預期的那樣,科學家觀察到諸如氫和氦離子之類的帶電輕粒子正在離開金星的大氣層。但是他們驚訝地發現氧氣也在逸出。研究人員認為,水正在從行星中流失,因為離開的氫粒子數量是氧粒子的兩倍。

丹佛自然與科學博物館的天體生物學家大衛·格林斯潘說:“金星非常非常乾燥。” 他補充說,如果它位於行星表面,那麼它大氣中包含的所有水大約會比一英寸(2.5 釐米)稍深一點。然而,對離開金星大氣層的水的分析表明,許多氫離子實際上是該元素的一種穩定同位素,稱為氘,其原子核中包含一個質子和一箇中子(而不僅僅是一個質子)。格林斯潘說:“氘的含量是瞭解隨著時間的推移流失了多少水的重要線索。” 研究人員估計,自從金星形成以來,由於太陽風帶走了氘粒子,金星至少已經損失了一個海洋的水量。

牛津大學的泰勒說:“這些差異不僅僅是由於金星更靠近太陽造成的。我們現在知道,缺乏保護性磁場和不同的行星自轉速率也在確保我們在地球上觀察到的許多大氣過程在金星上以更快的速度發生方面發揮著作用。我們的新資料使得構建一個情景成為可能,在這個情景中,金星最初像地球一樣——可能包括數十億年前的可居住環境——然後演變成我們現在看到的狀態。”

巨型電子螢幕影像:ESA/VIRTIS-VenusX/INAF-IASF/Obs. de Paris-LESIA (P. Drossart, Obs. de Paris-LESIA)

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