科學家終於解釋了金星表面溫度如此之高的原因

06-22

在尋找可居住的行星的過程中，科學家尋求與地球有相似特點的行星。我們這樣做，是因為地球可以維持生命。當然，當你考慮到金星的時候，它就會讓你失望。基於金星在太陽系中的大小，化學組成和位置，它曾經人類觀察過的最像地球的星球。然而，金星卻是一個非常熱的，荒蕪貧瘠的星球。

科學家正在試圖理解為什麼兩個幾乎相同的行星變得如此不同。這是可以幫助天體物理學家興奮地尋找可居住的系外行星的一種方式。這個難題的關鍵部分是理解板塊構造與火山之間的相互作用，因為它支配著支持生命的空氣的化學成分。

科學家一直在合作研究金星的火山歷史，其結果剛剛發表在地球和行星內部物理學雜誌上。這項研究揭示了金星火山歷史的一些有價值的東西，間接地說明了金星如何變得如此之熱。

了解金星的起點是氣候。它的平均表面溫度為460℃，對於液態水來說太熱了，高於已知生命的熱極限，生命的熱極限約為122°C。

這種極端的熱不僅僅是因為金星更接近太陽，而且還因為它被溫室氣體包圍。是地球上的壓力的92倍，它足以粉碎現代潛艇。如果你站在金星的表面，那就像在地球上1000米深的海洋里游泳。

金星表面的灼熱溫度有許多碰撞效應。這意味著，沒有類似地球的板塊構造。大多數地殼太軟，無法折斷，當破裂時它會「癒合」。最近有人提出，金星可能有其他替代版本的板塊構造，或者高的表面溫度導致金星地殼與下面的地幔流物理分離。無論如何，板塊構造在地球上90%會造成火山噴發，但金星並非如此。

金星確實有火山，我們稱為板內或熱點火山，這裡的岩漿從地幔上升，並通過地殼中的裂縫推向地面。為了研究它們，科學家將它們與地球上的那些進行比較。科學家們只考慮了位於地球海洋地殼上的火山，因為它與金星地殼更相似。

為了調查金星在其46億年的歷史上是否總是受到如此猛烈的挑戰，我們需要氬（Ar）。這種惰性氣體有三種同位素，氬-40、氬-36、氬-38。我們知道，當金星和地球形成時，這些行星中的99％的氬-36和氬-38迅速地在空中消失。

另一方面，氬-40隻能從儲存在岩石中鉀的同位素的衰變中慢慢出現。為了找到它進入空氣的方式，需要一個機制來輸送氬-40，最有效的方式就是火山作用。因為現在的地球大氣比金星含有更多的氬-40，因此，我們可以假定，金星上的火山活動較少。

這個結論可能聽起來是反直覺的，你可能會期待一個很熱的星球具有更多活躍火山，而不是像這樣的少。當我們使用岩石變形數據進行研究時，我們發現了類似的現象，即防止金星板塊構造的現象。因為金星的地殼更像橡皮泥，岩漿很難通過裂縫移動並形成火山。我們預測，在金星上，大多數岩漿無法從地表噴發，下圖可見。

順便說一下，金星大氣中缺少氬-40也可能解釋了為什麼這個星球從未有過海洋。這是因為在硅酸鹽礦物中存在產生氬-40的衰退性鉀-40。重要的是，硅酸鹽礦物的晶體結構中還含有氫氧化物陰離子，本質上是水。

事實上，金星和地球的硅酸鹽地幔可以儲存地球海洋中存在的水的六倍以上。換句話說，地球的火山不但產生了生命的空氣，也創造了我們的海洋。

此外，火山數的巨大差異可能解釋了金星失控的溫室效應。這是因為火山噴發的新鮮玄武岩可以通過一系列化學反應與液態水發生反應，以從大氣中除去二氧化碳。過量二氧化碳導致了金星的溫室效應。簡而言之，火山可能會解釋地球和金星之間的大部分差異的根本區別。