金星是天體物理學家的一個重要研究課題。歐空局和美國宇航局今年決定,在未來十年內向這顆離太陽第二近的行星派出不少于三次太空探索任務。這些任務旨在回答一個關鍵問題:金星是否曾經擁有早期海洋?
UNIGE理學院天文學系研究員、NCCR PlanetS成員Martin Turbet領導的天體物理學家表示,研究中模擬了地球和金星演化初期的氣候,即40多億年前,當時行星的表面仍然是熔融的。相關的高溫意味著任何水都會以蒸汽的形式存在,就像在一個巨大的壓力鍋中。
使用復雜的三維大氣模型,類似于科學家用來模擬地球當前氣候和未來演變的模型,該團隊研究了這兩顆行星的大氣將如何隨時間演變,以及海洋是否會在這個過程中形成。
研究的模擬表明,氣候條件不允許水蒸氣在金星的大氣中凝結。這意味著溫度從來沒有低到足以讓其大氣層中的水形成可以落在其表面的雨滴。相反,水仍然是大氣中的一種氣體,海洋從未形成。
研究人員解釋,造成這種情況的主要原因之一是因為先在地球的夜間一側形成了云層。這些云層造成了非常強大的溫室效應,阻止了金星像以前認為的那樣迅速冷卻。
結果還顯示,地球可能很容易遭受與金星同樣的命運。如果地球離太陽再近一點,或者如果太陽在它的“青春期”像現在一樣閃耀,那么地球今天看起來會非常不同。很可能是年輕的太陽有相對微弱的輻射,使地球冷卻到足以凝結形成海洋。
這項研究結果是基于理論模型的,是回答金星歷史問題的一個重要基石。研究人員表示,未來三個金星空間任務的觀測對于確認,或反駁這一點非常重要。
題為Day–night cloud asymmetry prevents early oceans on Venus but not on Earth的相關研究論文發表在《自然》上。
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論文原文:
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03873-w