“金星快車”新觀察

在太陽系中，金星和地球就像同一家族的親戚一樣，有很多類同之處：金星的大小、組成和引力都與地球相似。但是，從“硫酸云”到“旋轉(zhuǎn)極渦”，金星的某些特點(diǎn)確實(shí)使其成了地球的一個怪異的姊妹星。

未來學(xué)家阿爾文·托夫勒說過，“太空能夠幫助我們解決很多在地球上無法解決的難題，甚至它會從根本上改變我們對事物的認(rèn)識。”從2006年起，歐洲太空署的“金星快車號”飛船就進(jìn)入了云霧繚繞的金星軌道，并陸續(xù)帶回新的觀測結(jié)果。這些信息表明，“酸霧”之下的金星極端世界，能為我們理解地球進(jìn)化提供較為重要的觀點(diǎn)。

“金星快車號”的項(xiàng)目科學(xué)家漢侃·斯維德赫姆目前在荷蘭的諾德維克為歐洲航空署工作，他說：“如果想更多地了解地球和總的行星系統(tǒng)，那么從金星得到的實(shí)際結(jié)果越多，我們就越能看到研究金星的重要性。”

金星和地球一樣有大氣層，但是，地球大氣主要含有氮?dú)夂脱鯕猓鹦堑拇髿鈩t主要是二氧化碳，這一失控的溫室氣體將金星表面加溫到炙熱的470℃，可能正是這樣的熱度已將金星上遠(yuǎn)古的海洋蒸發(fā)殆盡。“金星快車號”新的觀察顯示，金星上也有閃電和臭氧層，而且還發(fā)現(xiàn)了金星最近的地質(zhì)活動跡象，其熱點(diǎn)與夏威夷的地下類似。

熱量釋放

科學(xué)家們都知道，有著熾熱內(nèi)核的行星總是需要某種冷卻的方式。地球表面覆蓋著一層相互拼接的構(gòu)造板塊，當(dāng)這些板塊在擠壓和滑動的時候會釋放出熱量，而金星表面則似乎是被一張巨大的實(shí)心“蓋子”所罩住的。

美國加利福尼亞帕薩迪納噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的蘇珊娜·斯穆雷卡爾說：“這一直是個謎，那里的熱量是怎樣釋放出來的？”

長期以來，人們一直懷疑，火山爆發(fā)可能是釋放積聚在金星內(nèi)部熱量的通道。對隕石彈坑年代的研究揭示，彈坑的更新層可能就來自于10億年前的火山。但是，在斯穆雷卡爾使用分光計(jì)在“金星快車號”上察看金星的炙熱表面之前，一直沒有多少證據(jù)證實(shí)金星上最近的火山活動。

斯穆雷卡爾發(fā)現(xiàn)，金星南半球的某些區(qū)域比其他地方釋放的熱量更多。與地球上的火山地形類似，這些溫暖區(qū)域都比較年輕，是由玄武巖熔巖流而成的。

金星上至少有9大火山熱點(diǎn)或地幔熱柱，類似于夏威夷群島的地幔柱。去年，斯穆雷卡爾和同事在《科學(xué)》雜志上撰文，估計(jì)其目前熔巖流年齡約在25萬年到250萬年之間。

“金星快車號”的項(xiàng)目科學(xué)家斯維德赫姆沒有參與上述分析，他說：“很可能那里最近一直有火山活動，這是我們期望看到的，重要的是現(xiàn)在看到了。已有的數(shù)據(jù)支持金星有著與地球類似的漸進(jìn)更新期，表明這兩個姊妹行星可能享有某些同樣的內(nèi)部地質(zhì)運(yùn)動。”

2011年11月的《伊卡爾斯》雜志報道了最近“金星快車號”的測量結(jié)果，也證實(shí)金星陰面有一層薄薄的臭氧層。斯維德赫姆說：“我們已經(jīng)知道金星上有氧氣，發(fā)現(xiàn)一些臭氧的聚集也是很自然的。”追蹤這些臭氧分子將有助于科學(xué)家研究熱氣騰騰的金星大氣環(huán)流及其云層運(yùn)動的化學(xué)，還有臭氧層之下的金星氣象。

臭氧層通常標(biāo)志著一個行星可能會有生命，但是，金星上臭氧分子的濃度只有地球的千分之一，含量太低，因而不會引起外星生物探尋者的興趣。

閃電信號

雖然科學(xué)家們正在接受金星和地球擁有類似火山巖和大氣結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，但是，對于金星云層中是否存在與地球一樣的閃電依然存有爭議。美國加州大學(xué)洛杉磯分校的克里斯托弗·拉塞爾相信，金星上也有風(fēng)暴天空，與我們在地球上所看到的閃電類似。拉塞爾使用安裝在“金星快車號”上的磁力儀來研究閃電，在金星的電離層，即上層大氣的帶電區(qū)域中檢測低頻電磁波。

2011年10月于法國南特召開的一個行星科學(xué)會議上，拉塞爾說：“有時候，很多信號會進(jìn)入金星電離層，這在地球上大體上都是風(fēng)雨天氣。”“金星快車號”觀察到的信號取決于電離層帶電粒子的密度，作為研究地球的科學(xué)家，拉塞爾說，金星上的閃電與以前用探測器觀察到的類似，也和地球上閃電的頻率和強(qiáng)度相似。

在地球上人們假定，閃電有助于從原始“大燉鍋”里混合涌動的分子混合物中形成生命。而觀察金星的閃電則表明，不管有沒有發(fā)現(xiàn)正確的大氣成分，電釋放在金星上可能是很普遍的。宇宙中的其他星球，也可能擁有孕育生命的催化劑。

但是，懷疑論者指出，在20世紀(jì)90年代，圍繞著金星的“卡西尼號”飛船并沒能監(jiān)測到任何類似于地球上的閃電。美國愛荷華大學(xué)的行星物理學(xué)家鄧·古內(nèi)特說：“地球上一些地方總是出現(xiàn)陸地閃電，如果金星上是類地型閃電，我們就應(yīng)該能夠發(fā)現(xiàn)它。”

拉塞爾和古內(nèi)特都喜歡在金星的酸風(fēng)暴云中尋找光學(xué)形式的閃電證據(jù)，但是這卻是“金星快車號”所無法成像的。

日本于2010年5月發(fā)射的“黎明號”飛船本來可能會在今年對此進(jìn)行觀測，但不幸的是，2010年12月，“黎明號”在導(dǎo)入金星軌道時引擎失靈，如今它依然在太陽系內(nèi)漫游，計(jì)劃在2015年嘗試進(jìn)行第二次入軌。

漩渦云層

屆時，如果“黎明號”順利并入金星軌道，它就將開始對金星云層進(jìn)行成像，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將會幫助科學(xué)家更近距離地觀察金星上這一厚達(dá)70多千米的云層。

在金星兩極，云層高度縮減到65千米，而且云層中點(diǎn)綴著神秘的渦流，這些眾多巨大的和形狀變幻的漩渦云，因?yàn)槟撤N未知的機(jī)制在翻騰攪動著，旋轉(zhuǎn)著的漩渦中心是一個直徑2千米～3千米的深洞，這個深洞直通金星大氣層，其形式就像地球上的颶風(fēng)，只不過規(guī)模要大得多，相當(dāng)于整個歐洲大小。

歐洲太空署和德國馬克思普朗克學(xué)會太陽系研究所的德米特里·季托夫認(rèn)為，地球上的颶風(fēng)和金星的漩渦云在形態(tài)上驚人的相似，但他認(rèn)為，“在物理機(jī)制上二者應(yīng)該不同。”

季托夫說，地球的颶風(fēng)是由潮濕空氣冷凝釋放大量能量而形成的，而金星漩渦似乎是被稱作“超旋”的金星大氣環(huán)流的結(jié)果，金星云層以每秒150米的速度圍繞金星轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)一圈相當(dāng)于地球的四天，而金星上的一天相當(dāng)于地球上的243天，如果云層加速也會驅(qū)動漩渦云。

2006年，“金星快車號”在金星南極發(fā)現(xiàn)了一對巨大詭異的“蛇眼”——有著兩個黑斑的雙漩渦。金星快車還觀察到形狀像三角形的奇怪三重漩渦。“金星快車號”項(xiàng)目科學(xué)家斯維德赫姆估計(jì)，是金星大氣的不穩(wěn)定性使漩渦產(chǎn)生了不同的形狀。

研究金星漩渦云可能會促進(jìn)科學(xué)家對行星包括地球大氣的理解，比如，如果全球變暖趨勢繼續(xù)的話，未來地球?qū)鯓颖憩F(xiàn)。斯維德赫姆說，如今一些已有的地球大氣環(huán)流模型在金星上完全不適用，假如這些模型是正確的，它們應(yīng)該也可以描述金星更為奇異的景象，他說：“這些理論為什么會失敗？錯在哪里？都是非常重要的研究要點(diǎn)。”

在2014年年底之前，“金星快車號”將繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，為這些問題提供答案。在2015年中期的某個時段，它將墜入金星毒云。斯維德赫姆說：“當(dāng)它進(jìn)入金星大氣層的時候，我們將會獲得許多很棒的測量值，并在其最后的軌道飛行階段得到更有意義的數(shù)據(jù)。”