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探测器列传:21.金星的秘密

2025/1/4
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主讲人
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主讲人:金星由于某种原因导致旋转极其缓慢,内部难以产生磁场,这是金星环境恶劣的首要原因。缺乏磁场使得太阳风中的高能粒子可以直接冲击金星大气,导致早期可能存在的水分分解成氢和氧,氢原子由于质量小而逃逸到太空,造成水资源的匮乏。同时,金星缺乏板块运动,无法有效吸收大气中的二氧化碳,导致二氧化碳不断积累,最终引发失控的温室效应,使金星表面温度极高。金星上频繁的火山活动进一步加剧了这一恶性循环,使得金星成为一颗地狱般的行星。 关于金星早期是否存在海洋,存在两种不同的观点。一种观点认为金星从未存在过海洋,因为其环境恶劣,水资源无法长期保存。另一种观点则认为,由于金星自转缓慢,大气环流模式与地球不同,可能存在过液态海洋。这两种观点都需要进一步的探测数据来验证。 金星地表年龄普遍较年轻,这与频繁的火山活动有关。大量的岩浆流平原和盾状火山表明金星地质活动活跃,陨石坑数量少且分布均匀,这可能是由于3-5亿年前发生过一次全球性表面熔融事件造成的。金星缺乏板块运动,可能是由于表面温度过高、缺乏软流圈以及水等因素造成的。

Deep Dive

Key Insights

为什么金星缺乏磁场?

金星的自转极其缓慢,导致其内部难以产生磁场。磁场通常是由行星内部的液态金属核心通过自转产生的,而金星的自转速度过慢,无法有效生成磁场。

金星上的水是如何流失的?

金星高层大气中的水蒸气在紫外线照射下分解成氢原子和氧原子。氢原子质量小,容易被太阳风的高能带电粒子加速到逃逸速度,脱离金星引力逸散到太空中。氧原子则与其他物质结合,无法重新形成水。

金星大气中的氢氘比与地球相比如何?

金星大气中的氢氘比是地球的150倍。氘是氢的同位素,质量较大,不易被太阳风的高能粒子带走,因此氢逸散后,氘的比例逐渐增加。

为什么金星上的二氧化碳无法被吸收?

金星缺乏水,而二氧化碳的吸收需要水参与。岩石风化过程中,二氧化碳溶解在水中形成碳酸,进而与硅酸盐反应生成碳酸盐。由于金星缺水,这一过程无法进行,导致二氧化碳在大气中不断积累。

金星的地表年龄为何普遍较新?

金星的地表年龄普遍不到800万年,主要原因是频繁的火山活动。火山喷发不断覆盖地表,导致陨石坑较少,地表年龄显得较新。科学家推测,金星可能在3到5亿年前经历过一次全球性的表面熔融事件。

金星上的陨石坑为何较少?

金星的大气层非常稠密,小行星在进入大气层时会被烧毁,无法形成陨石坑。较大的天体虽然能撞击地表,但火山活动频繁,岩浆会迅速覆盖撞击坑,使其难以被发现。

金星的地表为何相对平坦?

金星的地表主要由火山平原和钝状火山组成。钝状火山的底部直径可达数百甚至上千公里,高度却只有几千米,因此地表显得相对平坦。此外,火山活动频繁,岩浆不断覆盖地表,进一步降低了地形起伏。

金星的自转速度为何在十几年间变慢?

根据麦哲伦号和金星快车的数据对比,金星的自转速度在16年间慢了6分半。科学家推测,这可能与金星大气层的旋转速度加快有关,大气层的运动对行星自转产生了拖拽效应。

金星的高层大气为何温度极低?

在125公里高空,金星大气层的温度低至零下175度,比地球上任何地方都低。科学家认为,这与金星大气层的复杂环流和热量分布有关,但具体机制尚未完全明确。

金星快车探测器有哪些重要发现?

金星快车探测器发现金星两极存在巨大的气旋,南极地区甚至出现过双涡旋。此外,它还探测到金星大气层中存在强烈的电场,电压高达10伏特,这可能加速水分的流失。探测器还通过红外线数据分析了金星表面的岩浆年龄,发现部分岩浆非常年轻,表明金星火山活动依然活跃。

Chapters
本章节回顾了苏联和美国早期探索金星的探测器任务。苏联早期专注于着陆器,而美国则利用气球和合成孔径雷达技术,特别是麦哲伦号探测器,绘制了更精细的金星地图。
  • 苏联早期金星探测器专注于着陆,但持续时间有限
  • 美国利用气球和合成孔径雷达技术进行探测
  • 麦哲伦号探测器绘制了高分辨率的金星全球地图

Shownotes Transcript

结合上次我们讲到的内容。金星由于某种原因,导致旋转极其缓慢,所以,内部很难产生磁场,这一点是对金星最不利的因素了。第二个不利因素就是没有板块的运动,这一点也很重要。这两条几乎是就是最致命的因素了。更倒霉的是,金星上火山还特别多。 首先是没有磁场,导致太阳风高能粒子可以长驱直入。金星早期的成分和早期的地球也是差不多的,也是有水的。高层大气之中的水蒸气在紫外线照射之下会分解成氢原子和氧原子,氢原子的质量太小了,遇上高能带电粒子砸过来,基本上就跟打保龄球差不多,氢原子会被加速到逃逸速度,脱离金星的引力,逸散到太空里。 现在金星大气之中还有极微量的氢,主要是氢元素的同位素氘,金星大气之中的氢氘比要比地球高了150倍。氘原子核因为多带了一个中子,比较重,不太容易被砸跑。因此,久而久之,氢和氘的比例就会越来越悬殊。从这一点也能大致推断出氢元素是从什么时候开始逸散的。 氢跑了,氧缺了氢,也无法组成水了。氧气很活泼,很容易就和其他物质组成化合物。火山在不断地爆发,带来了大量的二氧化碳,二氧化硫,还有一部分水,但是水的补充两始终赶不上逸散的量。所以,金星上的水也就越来越少了。 缺了水,麻烦就更大了。二氧化碳无法溶解在水里,无法被吸收。所谓的岩石风化吸收二氧化碳,就是硅酸盐变成碳酸盐的过程,这样的话,二氧化碳就被吸收固定成了石头。空气中的二氧化碳就少了,但是这个过程离不开水帮忙,二氧化碳不溶解在水里,形成不了碳酸。其实板块运动也是一个回收碳元素的过程,碳酸盐被板块带到了地下深处。不知道再过多少年,才能有出头之日。 就这么年复一年,日复一日的恶性循环,金星上的二氧化碳在大气之中不断的积累直到完全热失控为止。金星也变成了一颗地狱一般的行星……

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