計算機模型表明古老金星過去可能是宜居的


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目前的金星擁有殘酷的自然條件。它的不透明大氣層中的二氧化碳含量為96.5%,或時常降落具有腐蝕性的酸雨。此外,金星表面平均溫度至少達462°C(864°F),該溫度足以熔化鉛。這意味著金星上不可能有任何液態水,這意味著它無法成為一顆宜居的星球。

然而,過去40年中一系列太空探測器製作的詳細雷達圖表明,過去金星表面曾有海洋。如果真是這樣,那麼這個星球必須有一個截然不同的環境,該環境足夠涼爽,可以容納液態水。

為了證實這一猜測,Way和Del Genio根據金星上不同的水覆蓋水平進行了一系列五個模擬。其中包括深度為310米的海洋,深度為10 米的海洋,將水鎖定在土壤中的淺層海洋,具有類似地球地形的深海和一個這個星球完全被158米的水所覆蓋的場景。

為了模擬42億年前和7.15億年前的金星,兩人通過3D總體環流模型運行了這些場景,其中考慮了不斷變化的大氣層和隨時間增加的太陽輻射。

他們發現,在每種情況下,金星都保持在20攝氏度至50攝氏度之間的穩定溫度範圍內-這並非完全符合地球標準,但足以冷卻液態水。更重要的是,這個星球可以保持這種溫度達30億年。如果這些模型成立,它們表明金星儘管接收到的太陽輻射兩倍於地球,但仍位於太陽系的宜居帶內。

原因是在42億年前金星首次形成時,它迅速冷卻,並且大氣中的二氧化碳通過與30億年前地球上發生的相同的機制吸收到了地殼中的矽酸鹽中。這將留下一個以氮氣為主,微量的二氧化碳和甲烷的類地球大氣。

但是發生了什麼事?根據研究小組的說法,在大約7.15億至7億年前,可能是由於火山活動突然釋放了大量二氧化碳氣體。當二氧化碳從熔融岩漿中冒出時,後者被冷卻以形成“蓋子”,從而阻止氣體被重新吸收。隨著大氣層變得越來越厚,這使溫度上升到現在的水平,從而引發了溫室效應的失控。

Way表示:“當那里大量的氣體被釋放到了大氣中,無法被岩石吸收,金星發生了一些變化。在地球上,我們有一些大規模除氣的例子,例如,5億年前與大規模滅絕有關的西伯利亞地盾的形成。它徹底改變了金星。”研究小組強調,仍然有很多主要問題要回答,包括水是否能夠在遙遠的過去凝結在金星上,除氣是一次事件還是數十億年的一系列事件。

Way說道:“我們需要執行更多的任務來研究金星,並對金星的歷史和演化有更詳細的了解。但是,我們的模型表明,金星確實有可能與我們今天看到的金星相適應,並且與之截然不同。這為在所謂的“金星區”(Venus Zone)中發現的系外行星開闢了各種各樣的含義,實際上是液態水和溫帶氣候。”

該研究於日內瓦舉行的2019年EPSC-DPS聯合會議上進行了介紹。

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