本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞事業: 訂閱。 透過購買訂閱,您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事。
大約一個月後,歐洲航天局(ESA)的金星快車號探測器將調整其軌道,並進入金星外層大氣。 這種超高速掠過將使科學家不僅能夠獲得更多關於金星大氣的資料,還能更多地瞭解稱為氣動剎車這種臨場發揮的技術。 這也是該任務的告別之作,此前它取得了一系列令人難以置信的發現,從雪到意想不到的行星自轉減速。
氣動剎車是一種利用行星大氣來減緩航天器速度的程式,既可用於完全進入大氣層,也可作為一種在不消耗寶貴燃料的情況下調整軌道的方法。 例如,這是一種使橢圓軌道圓形化的方法,透過在航天器最低點透過時進行“剎車”——透過大氣阻力消耗軌道速度。《火星全球勘測者》、《火星奧德賽》和《火星勘測軌道飛行器》任務都使用了氣動剎車來達到其標稱軌道構型。《麥哲倫》號金星任務也使用了這種方法——使其軌道圓形化。
但這是一項棘手的任務。 行星大氣層的頂部是一個有些變幻莫測的區域,受太陽輻射和行星條件的影響很大。 區域性氣體密度的小變化會對以遠超 10,000 英里/小時速度穿行的航天器產生重大影響。
那麼為什麼要冒險讓金星快車號進行這次操作呢? 它的科學任務實際上已經完成,燃料也幾乎耗盡,玩一次“膽小鬼遊戲”損失不大。 如果航天器無法在這次深入電離層(高度約 130 公里,比航天器之前到達的深度深 30 多公里)的過程中倖存下來,它將直接燒燬。 如果它成功透過,它將再執行幾個月,收集更多資料,然後進行最終的墜落。
當您考慮到該任務帶來的令人難以置信的科學成果時,這一切似乎都更加合理。 自 2006 年抵達金星以來,它已經用紅外線、可見光和紫外線觀察了這個雲層覆蓋的世界,測量了磁場、太陽風與大氣的相互作用,並研究了大氣溫度結構和成分。 其中一項重大發現是,航天器在金星南極發現了一個奇特的雙漩渦——此處以紅外線顯示。
它還發現了一個意想不到的長期氣候趨勢。 當它抵達金星時,70 公里高度的大氣層以約 300 公里/小時的平均速度環流。 但現在,大約 8 年後,強大的“超自轉”(比行星固體本身的自轉速度還快)已經加快,達到 400 公里/小時。
這是為什麼? 我們不知道。
更令人驚訝的是,自 20 世紀 90 年代麥哲倫號探測器進行測量以來,固體表面已經改變了自轉速度。 金星是一個笨重的傢伙,它需要大約 243 個地球日才能自轉一週(相比之下,其主體大氣層需要 4 天)。 但在 16 年前,它的自轉速度稍快一些,每次自轉快約 6.5 分鐘。
這是一個令人難以置信的變化,這是一個擁有巨大慣性的完整岩石行星。 一種可能的解釋與稠密的大氣層有關,大氣層可能會對錶面產生顯著的摩擦阻力。 這也可能意味著金星有一個熔融的核心,使其外殼更容易對這些大氣力做出反應。
金星快車號的發現清單還在繼續,從臭氧層,到可能存在於約 125 公里高度的大氣“雪線”,那裡的溫度驟降至 175 開爾文——使得二氧化碳能夠凍結。
總而言之,金星快車號贏得了最後一次探戈的權利,即使這是一次危險的探戈。

