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原来,金星(几乎)拥有板块构造

对地球的奇怪姐妹星的旧图像进行的最新研究表明,该行星的地壳最近的活动性比之前认为的更强。

作者:Brianna Barbu
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图片来源:Dotted Yeti/Shutterstock

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在金星的酸性云层和巨大的大气压力之下,是遍布地质奥秘的岩石表面。

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有时被称为地球的“姐妹行星”,因为它的大小、铁核、熔融地幔和岩石地壳都与地球相似,有证据表明金星曾经是一个像我们一样充满水的世界,甚至可能曾经存在生命(或可能没有)。但现在,它是一个 900 华氏度(约 482 摄氏度)的地狱般的世界,大气层充满了二氧化碳和硫酸。

科学家们非常好奇它为何会变成这样,以及这是否与覆盖大部分表面的火山平原上相对没有撞击坑有关,仿佛它们是几亿年前才形成的。由于火山通常与构造活动有关,科学家们非常热衷于弄清楚金星上的构造活动是如何工作的——或者可能仍然在工作。

现在,对近 30 年前麦哲伦号任务拍摄的金星表面图像的最新研究显示,金星的外壳断裂成许多小块的板块。它们不像我们所知的地球构造板块,但它们确实暗示着“金星比我们几十年前认为的要活跃得多,也有趣得多。”北卡罗来纳州立大学的行星地质学家、这项描述金星破碎地壳的研究的合著者保罗·伯恩(Paul Byrne)说。行星科学家们渴望从即将进行的 VERITAS 和 EnVision 任务中获得新数据,以更好地了解这颗行星及其地质活动。

拉维尼亚平原(Lavinia Planitia)的 1100 公里宽的假彩色雷达图像,这是金星上的低地地区之一,其岩石圈已碎裂成块状(紫色),并由构造结构带(黄色)分隔。(图片来源:北卡罗来纳州立大学,基于美国宇航局/喷气推进实验室的原始图像。)

北卡罗来纳州立大学,基于美国宇航局/喷气推进实验室的原始图像。

金星古怪的另一个理由

地球的地壳被分解成七个主要和八个次要的构造板块,它们相对于彼此不断运动。这种运动至少部分是由地幔中的对流驱动的。至少部分由地幔中的对流驱动。地幔内部的热量流动使其缓慢地搅动,有点像一个熔岩灯,一部分搅动运动会传递到板块上。

自麦哲伦号以来,行星科学家普遍认为金星的地壳比地球的更像火星——坚硬而不动——并且至少在过去半个十亿年来一直是如此。但包括伯恩在内的新分析表明,金星,与其古怪的秉性相符,其行为与火星或地球都不同(至少在几千万年前是这样)。

麦哲伦号的雷达在 1990 年至 1992 年间绘制了金星地表 98% 的地图。图像显示,覆盖该行星 80% 以上的平坦火山低地布满了山脊和沟槽——这是在熔岩层形成后某个时候发生的挤压、拉伸和刮擦的地质活动的证据。

伯恩及其同事注意到,这些山脊似乎勾勒出明显的块体。他们在遍布该行星的低地中确定了 58 个清晰定义的的地壳块体,其中最大的大约相当于阿拉斯加的大小。有些块体似乎是相连的。马里兰大学的行星地质学家劳伦特·蒙特西(Laurent Montesi)说,如果整个行星都被一个网络覆盖,他也不会感到惊讶。

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当地球上的构造板块碰撞时,一个板块会潜入另一个板块之下,这个过程称为俯冲。金星上没有俯冲的迹象,这就是为什么它不能真正被称为拥有构造板块。蒙特西说,它似乎拥有“坚硬的碎片在一个更柔软的介质中,这使得它们能够 jostle around”,由地幔的内部运动推动。当它们相互碰撞时,块体的边缘会隆起,形成环绕它们的山脊。

不要因为我们现在在看就停止移动

最大的问题是金星的地壳是否仍在移动,还是在几千万年前就停止了。这个问题的答案将对科学家们理解金星演变成我们现在所知的奇怪世界产生重大影响。它是几亿年前一次大的火山灾难大致一次性地覆盖了地表,还是由一系列更渐进的、甚至可能仍在继续的小事件塑造了这颗行星?

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加州理工学院的结构地质学家、VERITAS 科学团队成员乔安·斯托克(Joann Stock)说,没有岩石样本或地震数据很难回答这样的问题。不幸的是,目前还没有技术能够承受腐蚀性的大气和地表温度,从而在金星上部署探测器,因此科学家们只能依靠从轨道航天器收集到的信息。

VERITAS 是美国宇航局今年批准的两项金星任务之一(另一项是 DAVINCI+,将研究该行星的大气层),它将使用最先进的雷达创建一个高清金星表面三维地图,并使用光谱学来分析其成分。它计划于 2026 年发射。

VERITAS 的任务之一是寻找关于金星构造和火山活动有多近期的线索。“我们感觉它真的很年轻,但我们还没有具体数字,”斯托克说。她说,伯恩及其同事描述的模式是“我们想要寻找的绝佳视角。”

欧洲空间局的Venus Express(金星快车)从 2005 年至 2014 年分析了该行星的大气层,发现了可能的化学线索表明近期有火山活动,科学家们希望进一步研究。EnVision,另一艘欧洲航天器将于 2030 年代初发射,也将收集高分辨率雷达图像并分析金星大气层,寻找活跃火山活动的信号。

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如果幸运的话,VERITAS 和 EnVision 可能会看到证据表明,自麦哲伦号绕行星运行时以来,地壳块体已经移动了。考虑到地质时间的缓慢进程,几十年可能不足以看到差异,因此“这是一次赌博,”蒙特西说,但“你没有尝试的射门,就百分之百会错过。”所以他们至少必须尝试。

“这是一个非常奇怪的邻居世界,”伯恩说。“我们还有很多需要探索的地方,这将是激动人心的一年,因为我们将得到一些问题的答案。”

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